A Física Quântica continua a desafiar nossas noções preconcebidas sobre a realidade, assim como fez com Albert Einstein.
O experimento da ETH Zurich representa um marco na tentativa de entender o estranho, mas fascinante mundo da mecânica quântica.
A física quântica sempre foi um campo de estudo desafiador e intrigante, com suas peculiaridades e contradições aparentes.
No centro dessa controvérsia, encontramos a figura de Albert Einstein, que, apesar de suas contribuições notáveis para a ciência, teve uma relação conturbada com a mecânica quântica. Recentemente, pesquisadores da ETH Zurich realizaram um experimento que lançou luz sobre o debate que perdura desde a época de Einstein.
Testando a Visão Determinística de Einstein
Einstein defendia a existência de "variáveis ocultas" no modelo mecânico de ondas, uma visão que contrastava fortemente com as premissas da mecânica quântica. Para testar essa visão determinística, os pesquisadores empregaram um par de qubits - os bits quânticos que representam a unidade fundamental da informação quântica.
Em um experimento conhecido como "desigualdade de Bell", os cientistas buscaram demonstrar que a mecânica quântica viola o chamado "realismo local". Isso significa que dois objetos podem comportar-se como um único sistema, independentemente da distância entre eles, desafiando a ideia de Einstein de "variáveis ocultas".
Refrigeração e Controle de Qubits
Para validar suas hipóteses, os pesquisadores resfriaram um fio de alumínio de 30 metros a alguns graus miliKelvin, o que equivale aproximadamente a -273,149 graus Celsius. O resfriamento do fio de alumínio permitiu um controle mais preciso dos qubits, o que, por sua vez, aumentou a precisão do experimento.
A luz, que é um fator limitante para a transmissão de informação, não conseguiu viajar entre as partículas devido à distância separando os qubits. Este detalhe é fundamental, pois aumenta a robustez dos resultados obtidos, mostrando que nenhuma informação foi trocada entre as extremidades do fio de alumínio.
Emaranhamento Quântico e o Teste de Bell
O emaranhamento quântico, uma propriedade peculiar da mecânica quântica que permite que partículas distantes afetem uma à outra instantaneamente, sempre foi uma fonte de desconforto para Einstein. Para eliminar qualquer incerteza no teste de Bell, os pesquisadores realizaram as medições em menos tempo do que a luz leva para viajar de uma ponta à outra do tubo.
Usando fótons de micro-ondas para criar o emaranhamento, os pesquisadores conseguiram que a luz levasse 110 nanossegundos para percorrer todo o tubo, mas as medições foram realizadas em alguns nanossegundos a menos. Esse aspecto reforça a ideia de que a mecânica quântica não se conforma ao realismo local defendido por Einstein.
Aplicações Práticas e Implicações Futuras
O experimento de Zurique teve sucesso não apenas na execução do teste de Bell, mas também o realizou em distâncias maiores do que as anteriores. Isso representa um avanço significativo na compreensão da mecânica quântica e suas implicações para a tecnologia futura.
Os pesquisadores utilizaram circuitos supercondutores no experimento, uma tecnologia que tem potencial para ser fundamental no desenvolvimento de computadores quânticos. Estes, por sua vez, têm o potencial de realizar cálculos que estão além da capacidade dos computadores clássicos, abrindo caminho para avanços em várias áreas, como a criptografia.
Simon Storz, físico da ETH Zurich e primeiro autor do artigo, afirmou que "com nossa abordagem, podemos provar com muito mais eficiência do que é possível em outras configurações experimentais, que a desigualdade de Bell é violada". Isso torna o experimento relevante para aplicações práticas, incluindo comunicações criptografadas seguras.
Confrontando a visão determinística de Einstein, os pesquisadores não apenas reafirmaram a validade da mecânica quântica, mas também abriram caminho para futuras aplicações tecnológicas. Como Storz enfatiza, a eficiência de sua abordagem poderia ter implicações significativas para a segurança das comunicações no futuro.
