Fenômeno quântico paradoxal é confirmado experimentalmente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/05/2023

Câmara de vácuo contendo o experimento que mediu o alcance da coerência quântica.
[Imagem: Thomas Schweigler/TU Wien]

Informações compartilhadas

Algumas coisas têm relações entre si, outras não.

Por exemplo, suponha que você selecione uma pessoa de uma multidão por ela ser significativamente mais alta do que a média. Nesse caso, há uma boa chance de que essa pessoa também seja mais pesada mais do que a média, já que, estatisticamente, uma quantidade (altura) também contém alguma informação sobre a outra (massa).

No mundo microscópico das partículas e das ondas as coisas podem ser mais ricas, por meio das chamadas correlações quânticas, como o entrelaçamento, em que duas partículas ficam inextricavelmente interconectadas, ou a superposição, em que uma partícula pode ter duas características ao mesmo tempo.

E essa riqueza do mundo quântico acaba de revelar mais uma de suas faces.

Quanto estamos falando de partículas, e não de pessoas, essa "informação recíproca", compartilhada por diferentes partículas ou por diferentes partes de um sistema quântico, não depende em nada do tamanho do sistema, mas somente da área de sua superfície.

Comprimento de coerência

"Vamos imaginar um recipiente de gás no qual pequenas partículas ficam circulando e se comportando de maneira muito clássica, como pequenas esferas," exemplifica Mohammadamin Tajik, da Universidade de Tecnologia de Viena, na Áustria. "Se o sistema está em equilíbrio, então as partículas em diferentes áreas do recipiente nada sabem umas sobre as outras. Pode-se considerá-las completamente independentes umas das outras. Portanto, pode-se dizer que a informação mútua que essas duas partículas compartilham é zero."

Ocorre que as moléculas ou átomos em um gás se comportam quanticamente, e não classicamente, o que significa que não se pode considerá-las como totalmente independentes umas das outras - lembre-se, elas também são ondas, e ondas estão sempre se influenciando mutuamente.

Contudo, quando a equipe desenvolveu uma técnica capaz de medir os átomos e observar sua dinâmica, eles perceberam que a informação compartilhada não tem nenhuma relação com o volume do gás, como seria de se esperar. E, ao procurar uma explicação para o fenômeno, os pesquisadores descobriram que, ao cutucar um único átomo, a informação compartilhada se correlaciona diretamente com a área superficial externa do gás.

Em outra comparação com o nosso mundo clássico, é como se as informações contidas em um livro dependessem da área da capa do livro, e não da quantidade de páginas (volume) do livro.

Na física quântica, isso está relacionado ao "comprimento de coerência" - a distância na qual as partículas se comportam de maneira quântica e, portanto, detêm informações umas sobre as outras. "Isso também explica por que informações compartilhadas não importam em um gás clássico," disse Tajik. "Em um sistema clássico de muitos corpos, a coerência desaparece; você pode dizer que as partículas não sabem mais nada sobre suas partículas vizinhas."

A informação quântica desempenha um papel essencial em muitas aplicações técnicas hoje. Assim, os resultados do experimento são relevantes para várias áreas de pesquisa, da física do estado sólido ao estudo físico quântico da gravidade.

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