(dr) Shota Yokoyama
Estrutura entrelaçada de um processador quântico em larga escala feito de luz
Um novo estudo descobriu conexões, até então desconhecidas, entre princípios físicos aparentemente distintos, que podem ajudar a revelar novas propriedades das ondas de luz. E como? Utilizando um teorema com 350 anos.
Um estudo, de investigadores do Instituto de Tecnologia Stevens, publicado na semana passada, no Physical Review Research, estabeleceu uma conexão, até então desconhecida, entre a ótica e mecânica – duas áreas aparentemente independentes da física.
A equipa conseguiu aplicar com sucesso um teorema mecânico com 350 anos, formulado pelo físico holandês Christiaan Huygens, para explicar comportamentos complexos das ondas de luz.
A investigação destaca uma relação direta entre o grau de polarização de uma onda de luz e o seu nível de emaranhamento não-quântico.
O teorema fundamental de Huygens, de 1673, descreve a interação entre a energia necessária para rodar um objeto, a sua massa e o eixo de rotação escolhido.
Para aplicar isto à luz, que não possui massa, os investigadores interpretaram a intensidade da luz como um equivalente à massa. Esta interpretação permitiu-lhes usar o teorema de Huygens, e ver um sistema ótico em termos mecânicos.
Xiaofeng Qian, professor assistente de física no Stevens e autor principal do estudo, sublinhou a abordagem inovadora do estudo: “Encontramos uma maneira de traduzir um sistema ótico para que pudéssemos visualizá-lo como um sistema mecânico e depois descrevê-lo usando equações físicas bem estabelecidas”.
“Depois de visualizar uma onda de luz como parte de um sistema mecânico, novas conexões entre as propriedades da onda tornaram-se imediatamente aparentes – o emaranhamento e a polarização mantinham uma relação clara“, explicou Qian.
“O que antes era abstrato torna-se concreto: usando equações mecânicas, podemos medir a distância entre o ‘centro de massa’ e outros pontos mecânicos, para mostrar como as diferentes propriedades da luz se relacionam entre si”, disse, citado pelo Tech Explorist.
Esta relação abre caminho para determinar propriedades óticas, como amplitudes, fases e correlações, medindo um parâmetro mais simples: a intensidade da luz.
Historicamente, tem sido um desafio conciliar a natureza dual da luz, que tanto se pode comportar em forma de ondas ou partículas.
Este estudo harmoniza agora estas duas perspetivas, estabelecendo fortes ligações entre os conceitos de onda e partícula. Além disso, esta hipótese também oferece potenciais aplicações práticas: propriedades complexas dos sistemas óticos ou quânticos poderão ser interpretadas a partir de medições simples de intensidade luminosa.
