Dois tambores tocados com maestria anulam incerteza de Heisenberg

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 06/07/2021

Incerteza sobre a incerteza

O princpio da incerteza, introduzido por Werner Heisenberg no final dos anos 1920, um conceito fundamental da mecnica quntica.

As partculas fundamentais, como os eltrons que alimentam todos os produtos eletrnicos, tambm podem se comportar como ondas, o que implica que as partculas no podem ter uma posio e um momento bem definidos simultaneamente. Por exemplo, medir o momento de uma partcula leva a uma perturbao da sua posio e, portanto, a posio no pode ser definida com preciso. Este o famoso Princpio da Incerteza de Heisenberg.

Mas Laure de Lepinay e seus colegas da Universidade Aalto, na Finlndia, demonstraram que existe uma maneira de contornar esse princpio da incerteza.

Em vez de partculas elementares, a equipe realizou os experimentos usando objetos muito maiores: Duas membranas vibratrias com um quinto do dimetro de um fio de cabelo humano. Contudo, mesmo sendo muito maiores dos que as partculas fundamentais, as membranas foram cuidadosamente foradas a se comportar seguindo as regras da mecnica quntica.

“Em nosso trabalho, as membranas apresentam um movimento quntico coletivo. Os tambores vibram em fases opostas entre si, de modo que, quando um deles est na posio final do ciclo de vibrao, o outro est na posio oposta ao mesmo tempo. Nessa situao, a incerteza quntica do movimento dos tambores cancelada se os dois tambores forem tratados como uma entidade mecnica quntica,” explicou Lepinay.

Esse tratamento de um sistema mais complexo como sendo uma nica entidade que obedece mecnica quntica bastante similar usada em outro feito recente, quando fsicos demonstraram que no possvel dar muitas garantias sobre o seu passado e o seu futuro.

O experimento ter aplicaes prticas – na internet quntica – e fundamentais – nos testes da gravidade quntica.
[Imagem: Lpinay et al. – 10.1126/science.abf5389]

Gravidade quntica e rede quntica

O novo experimento significa que possvel medir simultaneamente a posio e o momento dos dois tambores, o que no deveria ser possvel de acordo com o princpio da incerteza de Heisenberg.

Ao quebrar a regra, a equipe conseguiu caracterizar foras extremamente fracas que acionam os tambores, aumentando o nvel de preciso que era possvel alcanar anteriormente.

“Um dos tambores responde a todas as foras do outro tambor de forma oposta, meio que com uma massa negativa,” comparou o professor Mika Sillanpaa.

Alm disso, os pesquisadores tambm exploraram esse resultado para fornecer as evidncias mais slidas at hoje de que esses objetos grandes podem apresentar o fenmeno do entrelaamento quntico (ou emaranhamento).

Objetos entrelaados no podem ser descritos independentemente uns dos outros, embora possam ter uma separao espacial arbitrariamente grande. O entrelaamento permite que pares de objetos se comportem de maneiras que contradizem a fsica clssica, o que o recurso-chave por trs das emergentes tecnologias qunticas.

A equipe afirmou que pretende usar essa tcnica em testes de laboratrio com o objetivo de investigar a interao da mecnica quntica e da gravidade. As membranas vibratrias tambm podem servir como interfaces para conectar ns de redes qunticas distribudas em grande escala.

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