Mundo quântico funde-se apenas parcialmente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/10/2012

Nuvens de átomos ultrafrios (vermelho) foram criadas dentro de um chip quântico (em cima). Sua interferência cria um padrão ordenado de interferência matéria-onda (embaixo).
[Imagem: Vienna University of Technology]

Equilíbrio termal

Coloque um cubo de gelo em uma vasilha de água quente e ele perderá a estabilidade, fundindo-se totalmente.

As moléculas do gelo e as moléculas da água vão atingir um equilíbrio termal, atingindo a mesma temperatura, e não será mais possível identificar umas e outras.

É assim que um cristal sólido bem ordenado acaba na forma de um líquido totalmente desordenado.

Big Bang e computadores quânticos

No mundo quântico, porém, essa transição para um equilíbrio termal é mais interessante e bem mais complicada do que os cientistas acreditavam até agora.

Entre o estado ordenado inicial e o estado amorfo final, emerge algo que está sendo chamado de "estado intermediário quase estacionário".

É uma espécie de pré-termalização, onde sinais muito claros dos estados iniciais perduram por um longo tempo.

Segundo Jorg Schmiedmayer e seus colegas da Universidade Tecnológica de Viena, na Áustria, isso pode ajudar a explicar vários processos fora de equilíbrio na física quântica, o que inclui o estado inicial do Universo, instantes após o Big Bang, e as perdas de dados nos computadores quânticos.

Equilíbrio termal quântico

Os pesquisadores dividiram em dois um condensado de Bose-Einstein, um aglomerado de átomos ultrafrios que se comporta como se fosse um único átomo gigante.

Mas as duas metades não caminharam para o equilíbrio termal como se esperava.

A análise mostrou que "as duas nuvens não se esqueceram de que vieram da mesma nuvem atômica," disse Schmiedmayer.

Em vez de decair rápida e homogeneamente rumo ao equilíbrio, as duas deram uma longa parada no agora descoberto estado intermediário, ou de pré-termalização.

Evitando perda de dados

A transição de sistemas para o equilíbrio termal é importante em muitos campos da física quântica, incluindo o emergente campo da computação quântica.

Um experimento nunca consegue atingir exatamente o zero absoluto, de forma que os cientistas estão sempre às voltas com efeitos de mudanças de temperatura.

Fazer cálculos usando qubits ou armazenar dados em memórias quânticas inevitavelmente cria estados de não-equilíbrio, o que destrói os dados.

O novo conhecimento adquirido com este experimento poderá ajudar a evitar essas perdas de dados.

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