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sábado, 3 de setembro de 2011

ENTRELAÇAMENTO QUÂNTICO E ÁTOMOS ASSOMBRADOS DE EINSTEIN

ENTRELAÇAMENTO QUÂNTICO

Emaranhamento quântico

Fenômeno da mecânica quântica que permite que dois ou mais objetos estejam de alguma forma tão ligados que um objeto não possa ser corretamente descrito sem que a sua contra-parte seja mencionada - mesmo que os objetos possam estar espacialmente separados. Isso leva a correlações muito fortes entre as propriedades físicas observáveis dos diversos sub-sistemas.

Essas fortes correlações fazem com que as medidas realizadas num sistema pareçam estar a influenciar instantaneamente outros sistemas que estão emaranhados com ele, e sugerem que alguma influência estaria a propagar-se instantaneamente entre os sistemas, apesar da separação entre eles. Mas o emaranhamento quântico não permite a transmissão de informação a uma velocidade superior à da velocidade da luz, porque nenhuma informação útil pode ser transmitida desse modo. Só é possível a transmissão de informação usando um conjunto de estados emaranhados em conjugação com um canal de informação clássico - aquilo a que se chama o teletransporte quântico.

O emaranhamento quântico é a base para tecnologias emergentes, tais como computação quântica, criptografia quântica e tem sido usado para experiências como o teletransporte quântico. Ao mesmo tempo, isto produz alguns dos aspectos teóricos e filosóficos mais perturbadores da teoria, já que as correlações preditas pela mecânica quântica são inconsistentes com o princípio intuitivo do realismo local, que diz que cada partícula deve ter um estado bem definido, sem que seja necessário fazer referência a outros sistemas distantes. Os diferentes enfoques sobre o que está a acontecer no processo do emaranhamento quântico dão origem a diferentes interpretações da mecânica quântica

Físicos da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, conseguiram demonstrar um efeito discutido por Albert Einstein há quase um século, e que ele chamava de átomos assombrados - um átomo, separado de outro por qualquer distância, pode "sentir" uma alteração no primeiro e reagir instantaneamente.

Computação quântica

A técnica deverá ser útil no campo de pesquisas da computação quântica, que busca desenvolver computadores milhares de vezes mais rápidos do que os computadores eletrônicos atuais. A equipe de pesquisadores é a mesma que já havia proposto uma nova arquitetura para computadores quânticos.

Os cientistas utilizaram luz para provocar um entrelaçamento ("entanglement") entre dois átomos - um fenômeno pelo qual dois átomos, depois que se chocam, passam a compartilhar as mesmas propriedades quânticas. Mais do que isso, quando a propriedade de um átomo é alterada, o outro reage instantaneamente e tem seu estado quântico alterado também.

Internet quântica

"Essa ligação entre átomos remotos poderá ser uma peça fundamental de uma arquitetura radicalmente nova de computador quântico," afirmou o professor Christopher Monroe, coordenador da pesquisa. "Agora que a técnica foi demonstrada, poderá ser possível expandí-la para redes de muitos componentes interconectados que serão eventualmente necessários para o processamento quântico de informações."

O grande destaque do experimento foi a observação do fenômeno quando os dois átomos foram colocados a uma distância de 1 metro um do outro. "O entrelaçamento localizado já foi feito em qubits de armadilhas de íons antes, mas se alguém deseja construir uma rede de computadores quânticos escalável (ou uma internet quântica), é necessário criar esquemas de entrelaçamento entre memórias de qubits entrelaçadas remotamente," explica David Moehring, outro pesquisador do grupo.

Terras-raras

No experimento, os pesquisadores utilizaram dois átomos de itérbio para funcionar como qubits - os bits dos computadores quânticos. A informação - o 0 ou 1 - é armazenada em sua configuração de elétrons. Os pesquisadores então excitaram os dois átomos induzindo elétrons a passar para um estado mais baixo de energia e emitir um fóton - a partícula elementar da luz.

Os átomos de itérbio, um elemento do grupo das terras-raras, são capazes de emitir dois tipos de fótons, cada um com um comprimento de onda diferente. O tipo de fóton liberado indica o estado particular de cada átomo. Por isso, cada fóton está entrelaçado com seu átomo.

Átomos Assombrados de Einstein

Manipulando os fótons emitidos por cada um dos átomos e guiando-os para interagir no interior de uma fibra óptica, os pesquisadores conseguiram detectar o choque dos dois e entrelaçar os dois átomos. Depois disso, a fibra óptica pode ser retirada e os dois átomos vão continuar entrelaçados e se comportarem como um tivesse uma espécie de "intuição" do que acontece com o outro. Ou um passa a "assombrar" o outro, como dizia Einstein.

O mecanismo continua funcionando mesmo se um dos átomos pudesse ser levado para Júpiter ou para o outro lado da galáxia - não importa a distância, eles continuarão entrelaçados. No experimento, os cientistas os afastaram 1 metro um do outro e comprovaram o efeito.

Mesmo com o progresso que o experimento representa, há ainda um longo caminho pela frente para que se possa realmente construir um computador quântico. O efeito de entrelaçamento é feito em ambientes extremamente precisos de laboratório e assombrosamente difíceis de se controlar.

(Wikipedia e Inovação Tecnologica)

 

Bibliografia:

Entanglement of single-atom quantum bits at a distance

D. L. Moehring, P. Maunz, S. Olmschenk, K. C. Younge, D. N. Matsukevich, L.-M. Duan, C. Monroe

Nature   - 6 September 2007   - Vol.: 449, 68-71   - DOI: 10.1038/nature06118

 

Teletransporte quântico é realizado no Japão

Cientistas japoneses anunciam que, pela primeira vez, conseguiram transmitir uma imagem numa rede de comunicação pelo processo conhecido como teletransporte quântico

No laboratório, os cientistas japoneses conseguiram transmitir a imagem de um gato codificado em qubits, os bits quânticos

São Paulo — Um novo marco na comunicação quântica foi atingido na semana passada, quando pesquisadores japoneses anunciaram o primeiro teletransporte quântico de um conjunto complexo de informações. O teletransporte é a transferência via luz de informação quântica de um local a outro, uma forma poderosa de representar e processar informação que é a base da computação quântica.

Até agora, as tentativas de teletransporte não haviam sido muito bem sucedidas. Ou operação era muito lenta ou alterava a informação enviada, fazendo com que alguns detalhes fossem perdidos. Para efeito de comparação, seria o equivalente à tripulação do Star Trek chegar a um planeta sem um braço, ou com ele colado à orelha.

No caso do teletransporte feito pela equipe liderada pelo professor Akira Furusawa, da Universidade de Tóquio, não foram enviados objetos e nem pessoas, mas informações. Os pesquiadores conseguiram, pela primeira vez, enviar um pacote de dados complexos por uma rede quântica. Os dados representavam o famoso gato de Schrodinger, criado no início do século 20 pelo físico Erwin Schrodinger para descrever a situação na qual um objeto normal, clássico, pode existir em uma sobreposição quântica, tendo dois estados de uma vez.

Quantificando

A memória de um computador comum, binário, funciona em bits – cada um deles representando um “um” ou um “zero”. Ele opera com os chamados chaveamentos excludentes, do tipo sim ou não. Já um computador quântico usa os chamados qubits, onde os estados não são mutuamente excludentes. Cada qubit pode representar “um”, “zero” ou estar nos dois estados ao mesmo tempo.

Para entender a diferença, imagine um labirinto repleto de bifurcações. No computador binário você só poderia escolher um caminho em cada bifurcação. Se chegasse a um ponto sem saída, teria de voltar ao começo e repetir a operação, escolhendo outras opções, uma de cada vez. Já no computador quântico seria possível entrar nas duas opções da bifurcação ao mesmo tempo. Repetindo isso em sucessivas bifurcações, uma das combinações de alternativas acabaria chegando à saída, e todos os caminhos teriam sido percorridos.

Com o desenvolvimento do teletransporte quântico, se torna possível mover blocos de informação num computador de forma mais rápida, abrindo caminho para a computação quântica. O feito também reforça a possibilidade de construção de redes de transmissão de dados mais velozes com base nessa tecnologia. Os feitos da equipe do professor Furusawa foram publicados na revista científica Science.

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