Metrologia quântica estima limite fundamental de precisão

Com informações da Agência Fapesp - 04/04/2011

Físicos brasileiros desenvolvem método para estimar a precisão de medição em sistemas quânticos.
[Imagem: Escher et al./Nature Physics]

Precisão incerta

Como estimar a dimensão da incerteza em medições na escala quântica - e reduzir essa incerteza, para que as medições sejam mais precisas?

"Até agora, ninguém sabia como avaliar a influência do ambiente em experimentos quânticos para estimar parâmetros", disse o físico Luiz Davidovich, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Com o trabalho publicado esta semana no site da Nature Physics, feito em parceria com seus colegas Bruno Escher e Ruynet de Matos Filho, Davidovich está ajudando a mudar essa realidade.

E esta afirmação a respeito da importância do trabalho não é dos próprios brasileiros, mas dos físicos italianos Lorenzo Maccone e Vittorio Giovanetti, em um comentário sobre a pesquisa, publicada na mesma edição da revista.

Estimativa de parâmetros

"A estimativa de parâmetros é um problema antigo na ciência", explica Davidovich. Medir fenômenos quânticos com sondas equivale, em outra escala, a avaliar a profundidade de um poço com uma onda sonora, ou usar ultra-som para medir o diâmetro do cérebro de uma criança que ainda não nasceu: são estimativas indiretas com uma incerteza necessariamente embutida nelas.

A grande diferença é que, para essa escala corriqueira do cotidiano, existe uma teoria geral que diz qual a precisão possível de se atingir com medições e quanto ela pode ser aumentada, por exemplo, com medições repetidas.

Para fenômenos quânticos também existem formas de se reduzir a incerteza nas medições. É o caso do emaranhamento, que faz com que certas propriedades sejam compartilhadas entre as sondas de medição.

"Com essas técnicas podemos conseguir uma precisão muito melhor", disse o físico. Mas isso só funciona em situações ideais, sem interferências ambientais, como efeitos de temperatura. Algo que no mundo real nunca acontece.

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Conexão entre mundo clássico e mundo quântico

Segundo Davidovich, o mais importante da teoria geral proposta no artigo agora publicado é que ela não se limita a estimar a influência do mundo real nas medições. Ela também pode ajudar a avaliar, em cada situação, como otimizar a precisão.

Davidovich explica que um número muito grande de medidas pode acabar eliminando a vantagem oferecida por efeitos quânticos quando há interferência do ambiente.

"Estamos mostrando uma transição entre o regime quântico e o clássico", resume.

E chegando mais perto de "encontrar um equilíbrio adequado entre a beleza diáfana da mecânica quântica e a terrível fera das imperfeições do mundo real", como disseram os físicos italianos no comentário.

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