Por Kristin Houser 4 de Junho de 2019
Gato Está Fora
Em 1935, o físico Erwin Schrödinger inventou um
experimento mental para ilustrar um par de fenômenos da física quântica
estranhos: superposição e imprevisibilidade.
O experimento ficou conhecido como o gato de
Schrödinger e, por mais de 80 anos, serviu como a pedra angular da física
quântica. Mas em um estudo recém-publicado, uma equipe de cientistas de
Yale destrói essencialmente a premissa no centro do
experimento - um trabalho inovador que poderia finalmente permitir aos
pesquisadores desenvolver computadores quânticos úteis .
"Killer Kitty"
O gato de Schrödinger pode ser o felino mais famoso
que nunca existiu ou que nunca morreu, dependendo da sua perspectiva.
No experimento mental, o gato é lacrado em uma caixa
junto com um minúsculo pedaço de uma substância radioativa tão pequena que no decurso de uma hora que pode ou não
perder um único átomo ou não - ambas as
possibilidades são igualmente prováveis. A caixa também contém um frasco
preparado para liberar um veneno se o átomo se decompor.
A forma como esse experimento de pensamento tortuoso
se relaciona com a física quântica reside nessa incerteza: não há como saber se
o gato está vivo ou morto em qualquer ponto em uma hora. Teoricamente, ele
está vivo e morto - até que alguém abra a caixa e observe
diretamente o gato.
Isso é superposição quântica em poucas palavras: um
sistema quântico pode existir em dois estados simultaneamente, fazendo um
“salto” quântico aleatório para um estado uma vez observado.
Aviso Avançado
Prever quando um sistema quântico vai
"pular" de um estado para outro é impossível - ou pelo menos é o que
os especialistas pensavam até segunda-feira, quando os pesquisadores de Yale
publicaram um estudo na revista Nature detalhando
sua descoberta de um sistema de alerta precoce para saltos quânticos.
Usando uma combinação de três geradores de
microondas, uma cavidade de alumínio e um átomo artificial supercondutor, a
equipe descobriu que poderia prever quando o átomo estava prestes a dar um
salto quântico - eles apenas tinham que procurar uma ausência repentina de um
certo tipo de fótons emitido do átomo.
“ O belo efeito exibido por esse experimento é
o aumento da coerência durante o salto, apesar de sua observação”, disse o
pesquisador Michel Devoret em um comunicado à imprensa, com seu colega
Zlatko Minev acrescentando:
“Você pode
aproveitar isso não apenas para pegar o salto, mas também revertê-lo.”
Poder De Computação
Essa capacidade de reverter saltos quânticos é como
esta nova pesquisa pode ajudar no desenvolvimento de computadores quânticos.
As unidades básicas de informação quântica em
sistemas de computação quântica são conhecidas como qubits. Eles são
análogos aos bits usados na computação tradicional, mas em vez de ser 1 ou 0,
um qubit pode estar nos dois estados simultaneamente.
Qubits mudam estados em sistemas de computação
quântica após erros de cálculo, e agora que os pesquisadores têm uma maneira de
prever essas mudanças, eles podem corrigir esses erros mais rapidamente e
gerenciar os dados quânticos - tornando um dos principais desafios para criar computadores quânticos úteis um pouco menos desafiador.
“ Os
saltos quânticos de um átomo são um tanto 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 sobre
ele antes que ocorra.”
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