Saltar para: Posts [1], Pesquisa e Arquivos [2]
![]() |
Uma experiência em Singapura levou a estranheza quântica ao seu limite absoluto. Investigadores do Centro para Tenologias Quanticas (CQT) na Universidade Nacional de Singapura e na Universidade de Sevilha em Espanha, registaram o mais extremo 'entrelaçar' de pares de fotões jamais registados em laboratório. O resultado foi publicado a 30 de Outubro de 2015 na Physical Review Letters.
A realização desta experiência é a prova para validar a física quântica e irá dar mais confiança a esquemas relativos a criptografia quântica e computação quântica feitos para explorar este fenómeno. 'Para que algumas tecnologias quânticas funcionem como pretendemos, precisamos estar confiantes que a física quântica esteja completa,' diz Poh Hou Shun, que conduziu as experiências no CQT. 'Os nossos resultados aumentam a nossa confiança,' disse.
Realismo local
O entrelaçamento diz que duas partículas, como os fotões, podem ser casados de modo a ficar num estado de união. Uma vez nesse estado, qualquer partícula observada parece comportar-se aleatoriamente. Mas se se medir ambas as partículas de uma vez, verá que elas estarão perfeitamente sincronizadas.
Albert Einstein foi famosamente perturbado por esta predição da física quântica. Ele não gostava da aleatoriedade que vinha com uma só partícula. Ele disse que 'Deus não joga aos dados'. Não gostava das correlações que vinham com qualquer das duas partículas. Referiu-se a esta situação como 'acção fantasmagórica à distância'.
Experiências desde os anos 1970´s, têm estado a juntar provas que as predições quânticas estão correctas. Recentemente uma experiência na Holanda tornou-se a primeira a mostrar o caminho para assumir todas as reuniões de dados realizadas.
Tecnicamente conhecida como 'loophole-free Bell test', a experiência não deixa espaço de manobra no significado: partículas entrelaçadas comportam-se aleatoriamente, e sincronizam-se sem trocar sinais.
Entrelaçadas ao máximo
No laboratório em Singapura, Poh e os seus colegas também realizaram um teste, mas em vez de preenchimento de lacunas, a sua configuração empurra o entrelaçamento ao seu máximo teórico.
Fazem fotões entrelaçar com o uso do brilho de um laser através de cristal. Os fotões interagem com o cristal, de tal modo que, ocasionalmente, um divide-se em dois e o par surge entrelaçado. A equipa controla os fotões com um conjunto de lentes, espelhos e outros elementos ópticos para optimizar o efeito.
Os investigadores olharam para 33,2 milhões de pares de fotões optimizados. Cada par foi dividido e os fotões, medidos separadamente, depois a correlação entre os resultados foi quantificada.
Num tal teste, a força entre as correlações, dizem se os fotões estavam entrelaçados ou não. As medidas envolvidas são complexas, mas podem ser reduzidas a um simples numero. Qualquer valor maior que dois é a evidência dos efeitos quânticos a funcionarem, mas existe também um limite máximo.
A física quântica prediz que a correlação medida não pode ser mais do que 2sqrt(2) ~2.82843. Na experiência mediram 2.82759 +/- 0.00051 - dentro de 0.03% do limite. Se o pico do valor fosse o topo do Everest, este valor estaria somente a 2.6 metros do cume.
Sem extensões
O resultado recorde também exclui uma extensão proposta da teoria quântica.
No início do ano, Alexeir Grinbaum com a CEA em França, dispôs um modelo no qual a física quântica é só uma descrição efectiva de uma teoria mais fundamental. Ele calculou um novo limite nas medidas de correlação usando ferramentas da teoria da informação. Os cálculos consideraram quanta informação um observador pode manter num sistema de duas partículas e dar um limite na medida de correlação somente 0.1% abaixo do limite quântico.
'Precisa de medidas muito precisas para ser capaz de distinguir o limite quântico, e essa foi a nossa realização,' disse Christian Kurtsiefer, Investigador Principal no CQT e co-autor do artigo. O resultado da equipa excedeu o limite de Grinbaum o suficiente para deixar para trás o modelo anterior.
O entrelaçamento não permite comunicações mais rápidas do que a luz, mas pode ser usada para mensagens secretas e para acelerar alguns cálculos. Ver que é possível atingir o limite quântico para correlações é valioso para estas aplicações: a sua segurança e fiabilidade depende destes limites serem fundamentais.
![]() |
Os lasers poderão aquecer materiais a temperaturas mais quentes que o Sol em somente 20 quadrilionésimos de segundo, de acordo com novas pesquisas.
Físicos teoréticos da Imperial College London, conceberam um mecanismo extremamente rápido, que, acreditam, pode aquecer certos materiais a dez milhões de graus, num tempo muito mais rápido que um milionésimo de milhão de segundo.
O método, proposto aqui pela primeira vez, poderá ser relevante a novos caminhos de pesquisa em energia de fusão termonuclear, onde os cientistas procuram replicar a capacidade do Sol em produzir energia limpa.
O aquecimento seria cerca de 100 vezes mais rápido que outros realizados em experiências de fusão, usando o sistema de laser mais energético do mundo, no Laboratório Nacional de Lawrence Livermore na Califórnia.
Pesquisadores têm usado lasers poderosos para aquecer material, como parte do esforço para criar energia de fusão durante muitos anos. Neste novo estudo, os físicos procuravam novas maneiras de aquecer directamente iões - partículas que fazem a massa da matéria.
Quando os lasers são usados para aquecer a maioria dos materiais, a energia do laser aquece primeiro os electrões no alvo. Estes, por sua vez, aquecem os iões, tornando o processo mais lento do que aquecer os iões directamente.
A equipa descobriu que quando os laseres de alta-intensidade são disparados a um certo tipo de material, criam uma onda electrostática que poderá aquecer os iões directamente. A descoberta foi publicada no jornal Nature Communications.
'É um resultado completamente inesperado. Um dos problemas com a pesquisa de fusão tem sido o de receber energia do laser no lugar certo e na altura certa. Este método coloca a energia directamente nos iões,' disse o responsável do artigo, Dr. Arthur Turrell.
Normalmente, as ondas de choque do laser electrostático induzido, empurram iões à frente deles, fazendo com que acelerem para longe da onda de choque, mas não aquecem. No entanto, usando modelos sofisticados de super-computação, a equipa descobriu que se o material contém combinações especiais de iões, elas irão acelerar pelas ondas de choque a diferentes velocidade. Isto causa fricção, que por sua vez os faz rapidamente aquecer. Eles viram que o efeito seria mais forte em sólidos com dois tipos de iões, como os plásticos.
'Os dois tipo de iões agem como fósforos e a caixa; precisa de ambos,' explica o co-autor do estudo Dr. Mark Sherlock do Departamento de Física. 'Alguns fósforos nunca acenderão sozinhos - será sempre necessário a fricção causada por friccioná-los contra a lixa.'
'O material actual usado como alvo, interessou tanto, que foi uma surpresa só por si,' acrescentou o Prof. Steven Rose. 'Em materiais com um só tipo de ião, o efeito desaparece completamente.'
O aquecimento é tão rápido, em parte porque o material alvo é muito denso. Os iões são espremidos juntos quase até dez vezes a normal densidade de uma material sólido à medida que a onda electrostática passa, causando um efeito friccional que é mais forte do que seria com um material menos denso, como um gás.
A técnica, se provada experimentalmente, poderá ter a taxa de aquecimento mais elevada demonstrada num laboratório para um significante numero de partículas.
'Variações de temperaturas acontecem quando átomos se esmagam juntos em aceleradores como o Large Hadron Collider, mas estas colisões são entre pares únicos de partículas,' diz o Dr. Turrell. 'Em contraste com a técnica proposta, que poderá ser explorada em muitos laboratórios com lasers por todo o mundo, e aqueceriam material de densidade sólida.'