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Uma experiência com 37 dimensões, na procura dos estados quânticos mais paradoxais das partículas, mostrou como a física quântica é estranha.
Um estudo publicado esta quarta-feira na Science Advances mostrou as “entranhas” estranhas da física quântica.
Como detalha a New Scientist, a equipa de investigação concentrou-se no paradoxo de Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ), que mostra que as partículas quânticas podem permanecer ligadas a grandes distâncias durante mais de 30 anos.
Na versão mais simples do paradoxo, três partículas estão ligadas através do entrelaçamento quântico, uma ligação especial que permite que os observadores aprendam algo sobre uma partícula através da interação com as outras duas.
Tal como foi demonstrado em provas matemáticas, uma situação em que as partículas só se podem influenciar mutuamente quando estão muito próximas – por outras palavras, quando a chamada ação fantasmagórica à distância é proibida – conduz a impossibilidades matemáticas.
Nos anos 90, os físicos aperceberam-se de que a única forma de evitar estas impossibilidades era aceitar que as partículas podem participar naquilo que a New Scientist descreve como “ação assustadora quântica”.
No novo estudo, os investigadores propuseram-se a construir a versão mais extrema deste paradoxo até à data. Especificamente, queriam encontrar estados de fotões, ou partículas de luz, cujo comportamento numa experiência GHZ fosse muito diferente do de partículas puramente clássicas.
Os seus cálculos revelaram que os fotões tinham de estar em estados quânticos tão intrincados como se existissem em 37 dimensões.
Ou seja, tal como a sua posição neste momento tem de ser determinada com referência a três dimensões espaciais e uma dimensão temporal do nosso mundo, o estado de cada fotão tinha de utilizar 37 referências desse tipo.
Os investigadores testaram então esta ideia traduzindo uma versão multidimensional do paradoxo GHZ numa série de impulsos de luz muito coerente – luz extremamente uniforme na sua cor e comprimento de onda – que puderam depois manipular.
“Esta experiência mostra que a física quântica é mais não-clássica do que muitos de pensávamos. Pode acontecer que, 100 anos após a sua descoberta, ainda só estejamos a ver a ponta do icebergue”, disse, à New Scientist, o líder da investigação Zhenghao Liu, da Universidade Técnica da Dinamarca.
Liu disse que o próximo passo era tornar os cálculos mais rápidos codificando a informação em estados quânticos semelhantes aos que a sua equipa já estudou.
Este trabalho pode também ter implicações na forma como os estados quânticos da luz e dos átomos são utilizados para o processamento de informação, como na computação quântica.
