Aqui está o que você aprenderá ao ler esta história:
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O gato de Schrödinger é um famoso experimento mental que explica as estranhezas não clássicas da superposição quântica.
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Durante décadas, os físicos teorizaram que existem mais estados de gato de Schrödinger fora da simples posição ou velocidade, mas essas teorias nunca foram reproduzidas em laboratório.
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Agora, os cientistas da Universidade de Oxford dizem que criaram uma nova superposição externa ao capturar um único íon de estrôncio-88 em uma armadilha de íons, um avanço que poderia ajudar a melhorar a computação quântica e a correção de erros.
A física quântica é o desafio final à intuição clássica da humanidade. Durante uma palestra em 1964 no MITO físico Richard Feynman observou a famosa frase: “Posso dizer com segurança que ninguém entende a mecânica quântica”. É precisamente esta estranheza intuitiva que levou os físicos durante décadas a confiar em metáforas simples para explicar um dos princípios-chave da mecânica quântica: a superposição.
A mais famosa dessas metáforas é gato de schrodinger, Um experimento mental foi realizado pela primeira vez pelo físico teórico austríaco Erwin Schrödinger, no qual um gato, um isótopo radioativo com probabilidade de decaimento de 50/50, um contador Geiger, um frasco de veneno e um mecanismo de disparo são colocados em uma caixa selada. Se o contador Geiger detectar decadência radioativa, o frasco quebra, o veneno é liberado e o gato morre (isenção de responsabilidade: nenhum gato foi realmente ferido na criação deste experimento mental). Os gatos sobrevivem se os isótopos radioativos não se decomporem.
O significado desta configuração metafórica é que ela é matematicamente semelhante ao seu conceito Superposição quântica E Colapso quântico de funções de onda. Até que a caixa seja aberta, não sabemos se o isótopo radioativo decaiu, então o gato na caixa está vivo. E Morto da nossa perspectiva. Mas assim que um observador faz uma medição (ou seja, abre a caixa), a “função de onda” desta superposição de estados é interrompida. Depois de abrir a caixa, o gato só pode ficar em um estado ou outro – está vivo ou morto.
Seu aparente paradoxo O gato de Schrödinger Tanto os vivos quanto os mortos são análogos ao problema da superposição de partículas subatômicas, que podem existir em dois estados ao mesmo tempo até serem medidas. Durante décadas, no entanto, os cientistas teorizaram que variações mais complexas da famosa experiência mental de Schrödinger podem existir para além do simples cenário “vivo ou morto”. Agora, um estudo liderado por cientistas da Universidade de Oxford demonstrou com sucesso essas variações exóticas em laboratório usando íons únicos de estrôncio-88 presos em uma armadilha de íons. Ao manipular o estado quântico interno do íon (isto é, seu spin) e seu movimento – este último comportando-se como um oscilador quântico – os pesquisadores criaram uma superposição envolvendo múltiplas propriedades quânticas, e não apenas dois estados opostos. Os resultados do estudo foram publicados na revista Exame físico x.
“Este método deu-nos uma ferramenta para esculpir superposições quânticas em quase qualquer formato”, disse o físico de Oxford Sebastian Sanner, principal autor do estudo. disse em comunicado à imprensa. “Os estados que criamos exibem simetria rotacional e criam padrões de interferência geométrica interessantes.”
De acordo com o comunicado de imprensa, estes diferentes estados surgem principalmente de como a incerteza da estrutura quântica é distribuída ou de como ela é colocada no espaço de fase. Os co-investigadores podem essencialmente esculpir o estado cinético do íon, dado o estado quântico interno e os dois graus de liberdade do íon. Os autores explicam que isso lhes permite ajustar o tamanho, a fase e a separação de vários componentes, e também mudanças em outras condições não clássicas, incluindo espremerestados trisqueezed ou quadsqueezed em uma única superposição.
Esta não é apenas uma descoberta teórica interessante. Esses novos estados quânticos poderiam melhorar os bits quânticos de dois níveis encontrados na tecnologia quântica atual e também melhorar os métodos de correção de erros quânticos.
“A imagem clássica de um sistema quântico estando em dois lugares ao mesmo tempo é apenas o começo”, disse Suner. diz Gizmodo. “Há um cenário muito maior de estados quânticos possíveis e ainda estamos aprendendo como acessá-lo experimentalmente”.
A física quântica continua a desafiar a capacidade da mente humana de compreender a estranheza inerente da realidade. Mas quanto mais aprendemos, mais descobrimos o imenso potencial do futuro impulsionado por estes conceitos desconhecidos.
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