Provavelmente, você já ouviu falar do paradoxo do gato de Schrödinger. Estamos falando de um gato hipotético dentro de uma caixa, que está simultaneamente em dois estados - vivo e morto - até que abramos a caixa para olhar. Esta é a chamada superposição quântica. Então, os físicos da Universidade de Yale descobriram como armazenar os dois estados de um gato em duas caixas ao mesmo tempo. Os cientistas compartilharam seu trabalho nas páginas da revista Science.
Tecnicamente falando, não existe gato. Estamos a falar do chamado "estado de gato", cujo papel é desempenhado por duas (ou mais) partículas que se encontram simultaneamente em dois estados diferentes. Por décadas, o gato de Schrödinger foi apenas um experimento hipotético, mas em 2005, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos criou com sucesso um verdadeiro “estado de gato” em um ambiente de laboratório. Para fazer isso, eles usaram seis átomos no "estado de spin up" e no "estado de spin down". Para tornar mais fácil de entender, imagine um horário indo no sentido horário e anti-horário ao mesmo tempo. Desde então, seus experimentos com "estados de gato" foram realizados com fótons.
Os físicos da Universidade de Yale, por sua vez, conseguiram atingir um novo patamar. Eles não apenas usaram fótons em uma superposição quântica de estados, mas também os emaranharam. Ou seja, em outras palavras, eles conseguiram que quando o estado de um fóton muda, o estado de outro fóton mudaria, mesmo se eles estivessem separados um do outro. Deve-se notar que este é um dos aspectos mais complexos, confusos e bizarros da mecânica quântica. Albert Einstein certa vez chamou tudo isso de "ação misteriosa à distância".
"Temos dois gatos de Schrödinger pequenos e simples, ambos em suas caixas e ambos em estado de emaranhamento."
Para criar a fortuna, os cientistas construíram uma pequena câmara com duas cavidades de alumínio separadas. Os fótons de microondas colocados lá dentro começaram a atingir as paredes das cavidades e, graças a isso, os cientistas foram capazes de combiná-los com um átomo artificial de safira supercondutora. O resultado são dois tipos de gatos vivos / mortos feitos de luz de microondas e estão em duas caixas diferentes ao mesmo tempo.
“Temos um gato grande e inteligente. Não fica na mesma caixa, já que o estado quântico é dividido entre duas cavidades e não pode ser descrito separadamente”, diz o principal autor do estudo, Chen Wang.
"Você também pode considerar a alternativa, em que dois gatos de Schrödinger pequenos e simples, cada um em sua própria caixa, estão em um estado confuso."
Pesquisas como essa são muito importantes para o futuro da computação quântica. Ao contrário dos computadores clássicos, que usam bits, que são zeros e uns, os computadores quânticos armazenam informações nos chamados qubits. Qubits, por sua vez, pode estar em dois estados ao mesmo tempo - zero e um - assim como o gato de Schrödinger pode estar simultaneamente nos estados "vivo" e "morto", desde que ninguém esteja observando. Podemos dizer que o estado de superposição é muito frágil. Portanto, as informações quânticas devem ser protegidas de qualquer tipo de ruído ambiental. Afinal, a menor interferência - por exemplo, um fóton colide com um átomo que é usado para codificar e armazenar suas informações - fará com que todo o sistema seja “decodificado” imediatamente. Em outras palavras, a superposição do estado quântico será perdida,o que levará a travamentos de todo o sistema.
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Estudar os estados em que um "gato" pode estar é interessante porque pode ser muito útil para armazenar informações quânticas. E a capacidade de criar estados de gato em duas caixas diferentes, de acordo com o co-autor do estudo Robert Scholskoff, é "o primeiro passo para criar uma operação lógica entre dois bits quânticos e abrir a possibilidade de correção de erros."
NIKOLAY KHIZHNYAK
