Jung-Tsung Shen / Dall-E-2; Affinity Designer
A “estranheza” que pode ligar inextricavelmente duas partículas distantes pode, afinal, ser equivalente a uma propriedade igualmente estranha de apenas uma. Isto pode ajudar-nos a compreender como os objetos quânticos permanecem inextricavelmente ligados através do entrelaçamento.
Um estudo publicado no início do mês na Physical Review Letters encontrou uma ligação entre duas propriedades quânticas contra-intuitivas.
A equipa de investigação liderada por Jianqi Sheng, da Universidade de Xiamen, na China, estudou dois exemplos de comportamentos quânticos estranhos, conhecidos como contextualidade e não-localidade.
Contextualidade significa que o resultado de uma medição de um objeto quântico depende das outras medições que lhe estão a ser feitas ao mesmo tempo. Pense numa francesinha – o sabor a picante depende também dos outros ingredientes que estão na receita.
A não-localidade, por outro lado, significa que a medição das propriedades de um objeto quântico, como uma partícula, pode revelar imediatamente algo sobre outro objeto, mesmo quando este se encontra muito distante.
De forma surpreendente, este estudo demonstrou que uma destas propriedades pode ser convertida noutra.
Como detalha a New Scientist, os investigadores utilizaram pares de partículas de luz entrelaçadas, ou fotões, colocando cada fotão num estado quântico com intrincadas propriedades rotacionais: se fizessem parte de um feixe de luz, esse feixe teria sido torcido na forma de uma hélice.
Quanto mais torcidos fossem os fotões, mais intrincados seriam os seus estados quânticos. De facto, podiam criar fotões cujos estados quânticos tinham até seis dimensões, comportando-se como se o fotão existisse num mundo quântico de seis dimensões.
Poderia dizer-se que a francesinha tinha muitas camadas de sabor.
Uma vez que os fotões estavam entrelaçados, a equipa sabia que iria experimentar a não-localidade. Para relacionar isto com a contextualidade, utilizou uma receita matemática para a conversão entre a não-localidade e a contextualidade, desenvolvida anteriormente por Adán Cabello na Universidade de Sevilha, em Espanha.
Cabello criou uma fórmula à qual os investigadores podiam ligar as suas medições para verificar se a conversão funcionava. O novo estudo descobriu que sim.
“Quando comecei a [estudar] tudo isto há muitos anos, estas experiências eram um sonho. E a experiência corresponde realmente à previsão quântica. É uma confirmação extremamente bela de que a natureza está realmente a seguir a mecânica quântica com um grau de precisão incrível”, disse Cabello, à New Scientist.
O entrelaçamento pode também ser multidimensional, pelo que Sheng afirma que a capacidade de colocar os fotões em estados multidimensionais lhes permite partilhar muitas correlações com o seu parceiro – o que foi fundamental para tornar este teste inequívoco.
Além de ajudar os cientistas a compreender porque é que as partículas quânticas podem ficar entrelaçadas, este estudo pode ter implicações práticas, como em tecnologias, como a comunicação quântica ultra-segura, a criptografia quântica eficiente e alguns tipos de computação.
