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Em laboratório, objetos maiores já demonstram comportamento típico da mecânica quântica


Ilustração das peles vibratórias de 15 micrômetros de largura preparadas em chips de silício usados no experimento. As peles vibraram com uma alta freqüência de ultrassom, e o estado quântico peculiar previsto por Einstein foi criado a partir das vibrações.

Pesquisadores induzem estado de emaranhamento quântico em corpos do tamanho de um fio de cabelo

Talvez a predição mais estranha da teoria quântica seja o emaranhamento, um fenômeno no qual dois objetos distantes se entrelaçam de um modo que desafia a física clássica e o entendimento da realidade pelo "senso-comum". Em 1935, Albert Einstein expressou sua preocupação com esse conceito, se referindo a ele como uma "ação fantasmagórica à distância".

Atualmente, o emaranhamento é considerado o pilar da mecânica quântica, e é um recurso-chave para uma série de tecnologias quânticas potencialmente transformadoras. O emaranhamento é, no entanto, extremamente frágil, e foi previamente observado apenas em sistemas microscópicos como a luz ou átomos, e, recentemente, em circuitos elétricos supercondutores.

Em um trabalho há pouco publicado na revista Nature, uma equipe liderada por Mika Sillanpää, da Universidade de Aalto, na Finlândia, mostrou que o emaranhamento de objetos maiores pode ser gerado e detectado.

Os pesquisadores conseguiram colocar os movimentos de duas peles vibratórias (com um princípio semelhante ao das peles dos instrumentos de percurssão) feitas de alumínio metálico e chip de silicone em um estado quântico de emaranhamento. Em comparação à escala atômica, os objetos envolvidos no experimento são verdadeiramente grandes e macroscópicos: de formato circular, as peles vibratórias têm um diâmetro semelhante à largura de um cabelo humano fino.

A equipe também incluiu cientistas da Universidade de Nova Gales do Sul em Canberra (UNSW, na sigla em inglês), na Austrália, Universidade de Chicago e a Universidade de Jyväskylä, na Finlândia. A abordagem utilizada no experimento foi baseada em uma inovação teórica desenvolvida por Matt Woolley, da UNSW, e Aashish Clerk, da Universidade de Chicago.

"Os corpos vibrantes são projetados para interagir através de um circuito de microondas supercondutor. Os campos eletromagnéticos do circuito são usados para absorver todas as perturbações térmicas e isolar apenas as vibrações mecânico-quânticas", diz Mika Sillanpää, descrevendo a configuração experimental.

Eliminar todas as formas de barulho é algo crucial para os experimentos, por isso eles foram conduzidos em temperaturas muito baixas, próximas ao zero absoluto ( -273 graus C). De forma admirável, o experimento permitiu que o incomum estado de emaranhamento persistisse por longos períodos de tempo. Nesse caso, por mais de meia hora.

“Essa medições são muito difíceis de serem obtidas, mas extremamente fascinantes. No futuro, iremos tentar teleportar as vibrações mecânicas. Em teletransporte quântico, propriedades de corpos físicos podem ser transmitidas através de distâncias arbitrárias usando a "ação fantasmagórica à distância", explica Caspar Ockeloen-Korppi, um dos autores, que também realizou as medições.

Os resultados demonstram que agora é possível ter controle sobre objetos mecânicos maiores, nos quais estados quânticos exóticos possam ser gerados e estabilizados. Essa descoberta não apenas abre as portas para novos tipos de tecnologias quânticas e sensores, mas também pode permitir estudos de física fundamental, por exemplo, na mal-compreendida interação entre gravidade e mecânica quântica.

Universidade Aalto

FONTE: SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL

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