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Físicos de Yale criam o duplo Gato de Schrödinger

Físicos da universidade de Yale deram ao famoso Gato de Schrödinger uma segunda caixa para brincar, e o resultado pode ajudar ainda mais a busca para a computação quântica confiável.

O Gato de Schrödinger é um paradoxo bem conhecido que aplica o conceito de superposição na física quântica aos objetos encontrados na vida cotidiana. A ideia é que um gato posto em uma caixa selada com uma fonte radioativa e um gás venenoso que irá ser liberado se apenas um átomo da substância radioativa decair. A física quântica sugere que o gato está vivo e morto (a superposição de estados), até que alguém abre a caixa e, ao fazê-lo, mude o estado quântico.

Este experimento hipotético, imaginado por um dos pais fundadores da mecânica quântica em 1935, encontrou analogias vívidas em laboratórios nos últimos anos. Os cientistas podem agora colocar um feixe de ondas de luz composto de centenas de partículas simultaneamente em dois estados distintos.

O duplo gato de Schrödinger

Físicos Yale deram gato de Schrödinger uma segunda caixa para brincar.

Físicos Yale deram gato de Schrödinger uma segunda caixa para brincar.

Cada estado corresponde a uma forma ordinária de luz abundante na natureza. Uma equipe de cientistas de Yale criou um tipo mais exótico de estado de Gato de Schrödinger que foi proposto em experimentos há mais de 20 anos. Este gato vive ou morre em duas caixas de uma vez, o que é um casamento da ideia do Gato de Schrödinger com outro conceito central da física quântica: emaranhamento. O emaranhamento permite um observador local para alterar o estado de um objecto distante instantaneamente. Einstein uma vez chamou de “ação fantasmagórica à distância”, e, neste caso, permite que o estado do gato para seja distribuído em diferentes modos espaciais.

A equipe de Yale construiu um dispositivo que consiste em duas cavidades de 3 dimensões de microondas e uma porta de monitorização adicional – todas ligados por um supercondutor. O “gato” nesse caso é feito de luz de microondas confinada em ambas as cavidades.

“Este gato é grande e inteligente. Ela não fica em uma caixa, porque o estado quântico é compartilhado entre as duas cavidades e não pode ser descrito separadamente”, afirma Chen Wang, um associado de pós-doutorado na Universidade de Yale e primeiro autor do estudo publicado na revista Science, que descreve a pesquisa. “Pode-se também ter uma visão alternativa, onde temos dois pequenos e simples Gatos de Schrodinger, um em cada caixa, e ambos estão emaranhados.”

A pesquisa também tem aplicações potenciais em computação quântica. Um computador quântico seria capaz de resolver certos problemas muito mais rápido do que os computadores clássicos, explorando superposição e emaranhamento. No entanto, um dos principais problemas no desenvolvimento de um computador quântico de confiança é como corrigir os erros sem perturbar as informações.

“Isso pode  resultar numa abordagem muito eficaz para o armazenamento de informação quântica de forma redundante, e  na implementação da correção de erro quântico. Gerar um “gato” em duas caixas, é o primeiro passo para a operação lógica entre dois bits quânticos de uma forma que se possa corrigir os erros, “afirma o co-autor Robert Schoelkopf, Sterling Professor de Física Aplicada e diretor do Instituto Quantum Yale.

A pesquisa baseia-se em mais de uma década de desenvolvimento em arquitetura cQED. A equipe de Yale projetou uma variedade de novos recursos, incluindo cavidades 3D cilíndricas com registro do tempo de armazenamento de informação quântica de mais de 1 milissegundo em circuitos supercondutores, e um sistema de medição que monitora certos aspectos de um estado quântico de uma forma precisa, não destrutiva. “Nós combinamos um diversas de tecnologias recentes aqui”, afirmaWang.

Referências:

  1. WANG, C. et al. A Schrodinger cat living in two boxes. Science, [s.l.], v. 352, n. 6289, p.1087-1091, 26 maio 2016. American Association for the Advancement of Science (AAAS). http://dx.doi.org/10.1126/science.aaf2941
 
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Escrito por Equipe de Redação Ciências e Tecnologia

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