FísicaFísicos finalmente descobriram uma maneira de salvar o gato de Schrödinger

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O famoso experimento de pensamento do físico austríaco Erwin Schrödinger é uma ilustração de uma das características definidoras da mecânica quântica – o comportamento imprevisível das partículas no nível quântico.

Isso torna o trabalho com sistemas quânticos incrivelmente difícil; mas e se pudéssemos fazer previsões quânticas? Uma equipe de físicos acredita que é possível. Em um novo estudo, eles demonstraram sua capacidade de prever algo chamado salto quântico e até mesmo reverter o processo depois de iniciado.

Eles dizem que “salvaram” o gato de Schrödinger.

Mas primeiro, uma rápida atualização sobre quem é o gato de Schrödinger. O físico imaginou o cenário assim: Há um gato em uma caixa fechada. Também na caixa há uma fonte de decaimento radioativo, um contador Geiger e um frasco selado de veneno. Se o contador Geiger detectar o decaimento radioativo de um único átomo, ele quebra o frasco de veneno, que mata o gato.

Não há como olhar para dentro, então você não pode saber se o gato está vivo ou morto. Existe em um estado de ambos, até que você abra a caixa. No instante em que você o faz, é imediatamente um ou outro, completamente ao acaso, e não pode mais ser os dois ao mesmo tempo.

Toda essa configuração imaginária é uma metáfora para algo chamado superposição quântica, em que uma partícula (como um átomo, um elétron ou um fóton) pode existir em vários estados de energia ao mesmo tempo – até o ponto em que você observa isto.

Uma vez observada, a transição aleatória e repentina entre os estados de energia é conhecida como um salto quântico.

E é este salto que os físicos têm sido capazes de não apenas prever, mas manipular, deliberadamente, mudar o resultado. Os pesquisadores, liderados por uma equipe da Universidade de Yale, fizeram isso usando átomos artificiais chamados qubits, que também são usados ​​como unidades básicas de informação em um computador quântico.

Toda vez que você mede um qubit, ele executa um salto quântico. Estes são imprevisíveis a longo prazo, o que pode causar problemas na computação quântica.

“Queríamos saber se seria possível obter um sinal de alerta antecipado de que um salto está prestes a ocorrer em breve”, disse o físico Zlatko Minev, da Universidade de Yale.

A equipe projetou um experimento para observar indiretamente um qubit supercondutor, usando três geradores de microondas para irradiar o qubit em um gabinete 3D selado feito de alumínio.

Esta radiação de microondas muda o qubit entre os estados de energia, enquanto outro feixe de radiação de microondas monitora a caixa. Quando o qubit está no estado fundamental, o feixe de microondas produz fótons. Uma súbita ausência de fótons significa que o qubit está prestes a fazer um salto quântico para um estado excitado. A pesquisa mostrou que não era tanto um salto como uma transição; Não é um movimento de um interruptor, mas o slide de uma alavanca, talvez. Daí outro pulso de radiação perfeitamente cronometrado pode reverter o salto quântico depois de ter sido detectado, enviando o qubit de volta ao seu estado fundamental; ou, para se apoiar na metáfora do gato de Schrödinger, impedir que o gato morra. Ainda há uma imprevisibilidade a longo prazo; os pesquisadores não podem, por exemplo, prever exatamente quando um salto quântico vai ocorrer. Pode ser daqui a cinco minutos ou cinco horas. Mas uma vez que o salto começou, segue sempre o mesmo caminho. Em 6,8 milhões de saltos, a equipe observou que o padrão era consistente. “Saltos quânticos de um átomo são de certa forma análogos à erupção de um vulcão”, disse Minev. “Eles são completamente imprevisíveis a longo prazo. “No entanto, com o monitoramento correto, podemos com certeza detectar um aviso prévio de um desastre iminente e agir antes que ocorra”.

ORIGINAL INGLÊS: Physicists Have Finally Figured Out a Way to Save Schrödinger’s Cat [Science Alert]

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