Segredos d’Arte d’Embaralhar Dados

A influência do ambiente sobre uma das partículas do sistema emaranhado,  foi demonstrada pelos cientistas brasileiros num experimento com fótons, através do emprego de um método conhecido entre os físicos como “tomografia quântica”.

  Ilustração de fótons com (linhas circulares inteiras) e sem entrelaçamento   © UFRJ

Ilustração de fótons com (linhas circulares inteiras) e sem entrelaçamento © UFRJ

1) A arte do entrelaçamento 

O emaranhamento quântico é considerado pelos cientistas…base para futuras tecnologias… – como computação quântica, criptografia quântica e teletransporte quântico.

Fenômeno  intrínseco  da  mecânica quântica, o emaranhamento permite a 2 ou mais partículas, compartilhar suas propriedades…  –  mesmo sem qualquer ligação física entre elas.

Em 2007, um estudo coordenado por Luiz Davidovich – da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), publicado na Science, mostrou que o emaranhamento quântico pode desaparecer repentinamente…  —   dissolvendo o  “elo quântico”  entre as partículas, e comprometendo o avanço de futuras aplicações (computacionais).

Investigando as condições precisas em que — para 2 feixes de laser — ocorre a chamada morte súbita do emaranhamento, cientistas da USP (Universidade de São Paulo) demonstraram que é possível gerar feixes sujeitos ao desentralaçamento, bem como “estados emaranhados estáveis”…  –  isto é   –  que não sofrem da ‘morte súbita’.

Tomografia quântica da morte súbita

Em 20 de abril de 2006, uma equipe do ‘Grupo de Óptica Quântica’ do Instituto de Física da UFRJ publicou um artigo na conceituada ‘Nature’, em que relatava a 1ª medição direta de um dos fenômenos mais estranhos e fascinantes do mundo quântico, o assim chamado emaranhamento, ou entrelaçamento de partículas  —  como átomos, elétrons, ou partículas elementares de luz,  os  fótons.

Em 27 de abril de 2007, os pesquisadores brasileiros emplacaram outro importante paper sobre esse complexo campo de estudo da física. – Nas páginas do ‘Science’…os brasileiros mostraram como o ‘emaranhamento‘ – propriedade essencial no desenvolvimento de um  ‘computador quântico’…  –  pode desaparecer repentinamente, sofrendo uma espécie de morte súbita.

Agora… – a mesma equipe de cientistas deu nova contribuição de peso ao tema, desta vez, formulando e demonstrando experimentalmente uma lei, que descreve a dinâmica do entrelaçamento.

Numa linguagem mais coloquial, o que os físicos do Rio de Janeiro fizeram foi criar uma equação geral que lhes permite estimar, com precisão, e de forma simples, a perda de emaranhamento de um sistema formado por duas partículas, quando uma delas sofre os efeitos deletérios do ambiente, tais como atrito, ou temperatura.

O novo método prescinde da reconstrução do estado final do sistema emaranhado — tarefa difícil de ser obtida, e com resultados às vezes imprecisos… Conforme explica Davidovich:

“Até agora existia apenas uma equação, proposta num trabalho teórico publicado no ano passado na revista ‘Nature Physics’, para descrever a dinâmica do emaranhamento, num caso particular e idealizado — um sistema cujo estado inicial fosse totalmente conhecido.   A equação é uma generalização da anterior … e serve também a situações mais próximas do real, quando há incerteza sobre o estado inicial do sistema.

Sistema óptico: ação do ambiente no emaranhamento  ©UFRJ

Sistema óptico: ação do ambiente no emaranhamento ©UFRJ

Embaralhando dados quânticos

Definido por Albert Einstein como uma ação fantasmagórica à distância”… o emaranhamento quântico…  é um fenômeno estranho ao mundo da física clássica…newtoniana, em que vivemos.

Como que por mágica – ele faz com que     um conjunto de partículas elementares compartilhe certas características — mesmo sem ligação física entre elas.

Se – em vez de 2 ‘partículas elementares’, tivermos um sistema composto de 2 dados emaranhados, esse desconcertante conceito do universo quântico fica mais fácil de ser entendido. Por apresentarem essa forte correlação, quando jogados — os dados dão sempre o mesmo resultado…a soma de seus valores é por exemplo, 10.

– O problema é que não é possível determinar as propriedades de cada uma das partículas entrelaçadas, apenas aquelas do ‘sistema global‘. O resultado final do sistema é conhecido, facilmente mensurável… – mas se ignora qual combinação numérica (5 e 5, 7 e 3, 8 e 2, ou outra qualquer)  levou a essa soma…Porém, como os dados estão entrelaçados, quando se determina o valor de um deles, descobre-se automaticamente também o outro.

Equação do desentrelaçamento ambiental

No experimento descrito agora naScience’… a equipe de Davidovich gerou – por meio da emissão de um feixe de laser sobre um cristal — pares de fótons emaranhados, em relação a um de seus parâmetros físicos: a polarização (direção espacial, vertical ou horizontal, em que seu campo eletromagnético vibra)… Outro parâmetro dos fótons, o momentum (associado à direção de propagação… — seu percurso no espaço), atuou no experimento como o ambiente externo ao sistema.

Os pesquisadores perceberam que…ao ser produzida interação entre o momentum de um dos fótons e a polarização, ocorria uma redução no grau de emaranhamento do sistema, e concluíram que sua equação podia dar conta dessa perda de coerência… Para Davidovich:

Demos um pequeno passo na compreen­são da dinâmica do emaranhamento – para a construção de sistemas quânticos                     mais robustos e estáveis”.  (Junho de 2009) 

2) Novas luzes sobre a “morte súbita” (25/10/2010)

Recentes estudos realizados por cientistas da USP, ajudaram a ampliar o conhecimento sobre o “efeito de morte súbita”  –  um dos principais limitantes para a aplicação do fenômeno do emaranhamento quântico.

Segundo um dos autores do novo estudo… Paulo Nussenzveig – do Instituto de Física da USP, a pesquisa indica que o emaranhamento pode ser frágil a ponto de desaparecer, se os feixes que se propagam forem submetidos a perdas. Segundo ele:

“No contexto de comunicações ópticas, as perdas costumam ser o pior inimigo. Mostramos, no estudo, que estados emaranhados robustos – que não sofrem morte súbita, podem ser gerados, assim como estados sujeitos ao desentrelaçamento”.

Mesmo na situação mais simples possível –- com o uso de apenas dois feixes de laser, o desentralaçamento completo pode ocorrer em caso de perdas parciais… A partir de um tratamento teórico do problema, os cientistas puderam estabelecer uma fronteira entre estados robustos e estados frágeis do emaranhamento.

“Com isso, somos capazes de saber — de antemão, se um estado é estável ou não”.

Já… – de acordo com Marcelo Martinelli, também do Instituto de Física/USP, um 1º trabalho, publicado na ‘Science‘…em 2009, mostrou que o efeito de “morte súbita” no emaranhamento se apresentava — não só em ‘sistemas discretos‘ –- isto é, sistemas que têm um conjunto finito de resultados possíveis… — mas…também em sistemas macroscópicos de “variáveis contínuas“.

Naquele estudo, os cientistas geraram pela primeira vez um emaranhamento quântico de três feixes de luz de cores diferentes…  e, comentou Martinelli:  –  “Conseguimos gerar o emaranhamento entre 3 feixes de luz operando em frequências diferentes. Esse feito foi importante, mas já previsto. – A surpresa foi observar que o emaranhamento, naquele sistema, poderia desaparecer por perdas finitas”.

Teletransporte ‘tricolor’

Os resultados da pesquisa abrem caminho para estudos sobre teletransporte quântico – que é o objetivo fim do projeto  “Teletransporte de informação quântica entre diferentes cores”, coordenado por  Martinelli… Segundo o cientista, certas propriedades quânticas podem ficar cada vez mais fracas com o passar do tempo – ao interagirem com sistemas externos. No entanto, elas ainda persistem, mesmo que estejam no limite da capacidade   de observação. – No caso do emaranhamento, porém…diz Martinelli…isso não ocorre:

Quando há perdas finitas – como… por exemplo, na propagação por uma certa distância, seja em fibra óptica ou no ar livre – o sistema pode evoluir para um estado separável, ou seja, perde-se o emaranhamento, e podemos declarar efetivamente que o sistema está desentrelaçado”.

No trabalho de 2009…os pesquisadores observaram o efeito da ‘perda de coerência,     mas não sabiam se era devido à complexidade intrínseca do experimento com 3 campos emaranhados… Segundo explicou o pesquisador:

No estudo que acabamos de publicar, voltamos um passo atrás no sistema, observando apenas feixes gêmeos gerados no oscilador paramétrico óptico. Estudando o que ocorre no sistema mais simples, vemos que, mesmo nesse caso, pode haver desentrelaçamento por perdas finitas. Isto é, o emaranhamento pode ser perdido, mesmo no sistema mais simples do tipo laser”.

Aplicações práticas                                                                                                    Existem diversas propostas recentes, para o uso das propriedades quânticas no processamento de informação, entre elas o uso de variáveis contínuas do campo eletromagnético”. 

       (Instituto de Física - USP)

(Instituto de Física – USP)

A luz é considerada o meio ideal…para transportar a informação de um ponto a outro…seja entre 2 estações remotas, seja entre 2 “sítios” dentro de um chip óptico.

Mas, ao longo da propagação, vemos que a interação com o sistema — por meio da atenuação do campo… pode destruir o emaranhamento utilizável.

Isso implica cuidados que devem ser tomados no “projeto” de um sistema quântico de processamento de informação…  — Conforme explica Martinelli:

“Ao gerar feixes – tanto ‘robustos’… quanto ‘instáveis’… – sujeitos ao desentrelaçamento, o trabalho será importante no desenvolvimento de ‘dispositivos fotônicos’ que controlem a luz, e a convertam em sinais elétricos, ou vice-versa. Com esse trabalho, estendemos o tratamento a ‘sistemas mais complexos’ … e estudamos a dinâmica do emaranhamento nesses sistemas”.

O controle sobre as propriedades de “emaranhamento” é importante para a realização de uma das tarefas básicas em processamento quântico de informação…o ‘teletransporte‘. Armazenar, transmitir e processar informação explorando as inusitadas propriedades do mundo quântico é uma das apostas da informática para o século XXI. Contudo, ainda há muita pesquisa básica e aplicada a ser feita antes de um possível PC movido a átomos ou fótons possa se materializar.

3) Recuperando informações quântico-ambientais  (dez/2012)

Pergunte a um físico sobre de que é feito o Universo e, provavelmente ouvirá que tudo,   das estrelas aos seres vivos – é formado por partículas atômicas – que apresentam um comportamento bastante exótico, descrito à perfeição pelas leis da mecânica quântica.

No dia a dia não se notam essas propriedades estranhas das partículas, como o poder de se estar em mais de um lugar do espaço ao mesmo tempo…porque estas partículas interagem com o ambiente ao redor. O meio no qual as partículas se encontram imersas…exatamente por ser muito complexo, absorve essas características quânticas…e as dissipa — de modo a não poderem mais ser recuperadas.

Perdidas essas raras propriedades, os componentes mais elementares da matéria passam a se comportar como qualquer objeto… visível a olho nu.

Mas, em um experimento com partículas de luz realizado meses atrás na UFRJ, um grupo de físicos brasileiros demonstrou que, nem sempre a ‘informação quântica que chega ao ambiente é perdida para sempre. Ou, ao menos, não imediatamente… – Sob condições especiais, parte da informação é retida, e talvez possa até ser recuperada.

“É como se a interação da partícula com o entorno deixasse uma impressão digital no ambiente”… assim explicou Luiz Davidovich que, ao lado de Paulo Ribeiro… e Stephen Walborn coordenou a condução dos testes.

Apresentada na edição de outubro da revista ‘Physical Review Letters’…  a constatação de que a perda de informação é incompleta – pode atrair o interesse de físicos e especialistas em teoria da informação por 2 motivos… O 1º é de ordem prática. Como a informação não se esvai completamente, nem de uma só vez, isso simplificaria a construção sistemas mais estáveis,  que permitam usá-la para cálculos – caso do  computador quântico – ou, para transmiti-la com segurança, por meio da criptografia quântica.

Conhecer melhor como as partículas atômicas interagem com o meio pode contribuir para estabelecer os limites  – de tamanho, massa, ou energia –  que separam o mundo clássico do quântico. Em outras palavras, saber até que ponto valem as leis da mecânica quântica.

Essa, a propósito, é uma questão tão perturbadora quanto antiga. Segundo os físicos, nada nessa teoria…que começou a ser formulada há pouco mais de um século, indica haver esse limite. Desse modo, se as partículas individualmente apresentam características quânticas provadas e comprovadas pelos experimentos já realizados, tudo o que é feito de partículas (plantas, animais, planetas, estrelas…) também deveria ter um comportamento quântico.

Contudo… – até hoje não se encontraram furos na teoria que permitissem desfazer esse aparente paradoxo…Por que não se observam propriedades quânticas — em objetos macroscópicos?

Como comenta George Matsas — físico teórico da Unesp: “Há consenso entre os físicos de que o mundo é quântico…mas não se sabe como recuperar o ‘clássico’, partindo de uma descrição puramente quântica.”

(…Ao menos, não de modo que a solução não pareça mágica aos olhos de um leigo.)

Com efeito – à medida que a sofisticação da mecânica quântica desconectava o mundo das partículas — da realidade acessível às pessoas… diversas tentativas de reconciliação foram propostas… Desde o mero ato de observar’ (eliminando a superposição de estados, ou interferência quântica) de Max Born…até a explicação mais aceita de… – por que não se observam propriedades quânticas em objetos macroscópicos — apresentada no início dos anos 1970 pelo físico Heiz-Dieter Zeh.

Ele teria observado que os sistemas macroscópicos que compõem o mundo clássico – regido pelas leis da física de Newton – jamais estão isolados do ambiente, com o qual interagem continuamente. – Assim, esses sistemas não poderiam ser descritos pelas equações de Schrödinger – aplicáveis somente a sistemas fechados.

A consequência dessa conclusão foi verificada – tempos mais tarde… por Wojciech Zurek, físico polonês do ‘Los Alamos National Laboratory'(LANL). Nessa interação, a informação do sistema quântico escapa para o ambiente por meio de um fenômeno que Zurek chamou de ‘decoerência’(perda de coerência — uma propriedade das ondas…  como as que se propagam quando uma pedra é atirada na água… – ou, uma corda é agitada.)

Um teste clássico da física, o experimento da fenda dupla, que Thomas Young usou… há mais de 200 anos, para investigar se a luz é composta de ondas ou partículas (a mecânica quântica mostra que é simultaneamente ambas), pode ajudar na compreensão…

A interferência quântica

interferência quântica

Uma forma de fazer o experimento é acender uma luz monocromática diante de 2 placas. Na 1ª, mais próxima da lâmpada, são feitas 2 fendas paralelas que permitem parte da luz passar e iluminar a 2ª placa, um pouco mais distante.

Por ter ‘natureza ondulatória’, assim como as ondas da superfície de um lago a luz ao atravessar o 1º anteparo se recombina como se em cada fenda houvesse uma fonte de luz. Quando a crista de uma onda encontra outra, elas se somam, gerando uma crista         mais alta – o mesmo acontece quando dois vales se encontram. Já quando uma crista coincide com um vale, há um efeito destrutivo, e eles se anulam.

A combinação de cristas e vales produz faixas iluminadas e escuras que se intercalam no segundo anteparo – é o que os físicos chamam de padrão, ou ‘franja de interferência‘… E, da definição de MatsasCoerência é a propriedade que os sistemas têm de produzir esse padrão de interferência”.

Porém, os físicos descobriram que, o que acontece com as ondas, também ocorre com átomos ou partículas atômicas, como os elétrons. Lançados um a um, aleatoriamente, contra o 1º anteparo — os átomos produzem padrão de interferência igual ao da luz.

No caso da mecânica quântica… — isso só se explica… — se cada átomo passar simultaneamente pelas 2 fendas (ou seja, possuir propriedades ondulatórias).

Diversos experimentos já demonstraram que, quando se usa qualquer tipo de detector para tentar saber por qual das 2 fendas a partícula de fato passou, a resposta é sempre única — a partícula passa pela fenda da direita, ou da esquerda. Quando esse tipo de medição é feita, porém, a franja de interferência desaparece do 2º anteparo – e assim, perde-se a coerência. Os físicos entendem essa 2ª medição…a abertura da caixa para espiar o ‘gato de Schrödinger’ –- como a interação do sistema com o ambiente.

Antes isolado, o sistema mantinha um comportamento quântico. Nesse estado, o fóton, ou o elétron – por exemplo…podiam passar pelas 2 fendas ao mesmo tempo. Ao se desfazer a coerência, essa capacidade some… e as partículas passam a exibir comportamento clássico (atravessam apenas, uma das duas).

Nessa transição para o mundo clássico, perde-se informação quântica, como a que permitia a partícula estar em 2 lugares ao mesmo tempo (ou… o gato morto e vivo) — Não há como reproduzir o mundo clássico, sem perder informação do quânticodiz  Matsas… — Já em um artigo publicado em 2002 na ‘Los Alamos Science’ — revista de divulgação dedicada a temas da fronteira da ciência, Wojciech Zurek assim escreveu:

“Uma forma de compreender a existência objetiva induzida pelo ambiente é reconhecer que os observadores… – em especial…os humanos – não medem nada diretamente. Na verdade, a maior parte dos dados que obtemos sobre o Universo é adquirida — quando as informações sobre os sistemas que nos interessam são interceptadas pelo ambiente”.

Para Zurek…a ‘decoerência ocorre porque o ambiente faz medições sobre os sistemas quânticos o tempo todo. Assim como a tentativa de descobrir por qual fenda passou o elétron, essas medições eliminam informações… ou, estados quânticos mais frágeis, e deixam apenas os mais estáveis…que são aqueles que se percebem no mundo clássico.

Zurek deu o nome de ‘darwinismo quântico‘ a essa destruição seletiva de informação.

Complicado?… Muitos físicos também acham. O próprio Einstein não se sentia confortável com muitas das interpretações que a mecânica quântica oferecia sobre o mundo. Certa vez, caminhando pelos jardins da Universidade Princeton, com o físico e historiador da ciência Abraham Pais, seu biógrafo, Einstein teria comentado algo como:

“Você acredita mesmo que a Lua só está lá quando olhamos para ela?”

Na fronteira dos 2 domínios …                                                                                     Efeitos quânticos foram observados em objetos tão grandes como um buckyball (fulereno), mas não, em vírus…Tamanho pode não ser um limite para se entrar              no ‘mundo quântico’… – desde que um objeto se mantenha isolado do ambiente. 

na-fronteira-de-2-mundos

Em 1900, o renomado físico Max Planck chegou a uma conclusão… que levaria ao desenvolvimento de toda a mecânica quântica. Planck verificou que, na natureza a energia era trocada entre átomos e radiação em quantidades discretas… (pacotes)       que ele chamou de quanta – plural de quantum.

No mundo macroscópico, com efeito, fótons – como os vindos das estrelas (e são muitos os fótons que – por exemplo… chegam à Terra) estão colidindo o tempo todo com objetos.

É como se fizessem medições que destroem a ‘informação quântica’, e nos permitem ver o mundo como clássico”…diz Davidovich – que há quase 3 décadas investiga fenômenos complexos da mecânica quântica — dentre eles… a ‘decoerência‘… — que determina a passagem do mundo quântico ao clássico.

Em um encontro que reuniu os grandes físicos do mundo em 1927, Niels Bohr propôs que essa fronteira variava de um sistema para outro. —  Até hoje não se observou um limite de tamanho, massa ou energia… que estabeleça um tipo de fronteira entre um mundo e outro.

Na Áustria, anos atrás… a equipe do físico Anton Zeillinger demonstrou que moléculas de fulereno, formadas por 60 átomos de carbono, e com estrutura semelhante à de uma bola de futebol… mantêm ‘comportamento quântico (como onda e partícula) no teste da fenda dupla. Aliás, o grupo anunciou que planeja repetir o teste com vírus, bem maiores.

‘Embora, ainda não se conheçam esses limites… os físicos têm hoje                 uma ideia mais precisa dos fatores que influenciam essa transição.’

Uma cavidade ótica. Dois espelhos frente-a-frente aprisionam um fóton (em vermelho) que é estudado usando um íon (em verde) que atravessa a cavidade. https://truesingularity.wordpress.com/2012/10/10/o-nobel-de-fisica-2012/

Uma cavidade ótica… 2 espelhos frente-a-frente aprisionam um fóton (em vermelho) que é estudado usando um íon (em verde) que atravessa a cavidade.
‘O Nobel de Física 2012’

Medindo a decoerência…                     (ou ‘desentrelaçamento’)

Em 1986, quando foi para o laboratório do físico Serge Haroche… na École Normale Supériere de Paris, Davidovich começou a investigar essa questão.

Com a equipe da França, ele e o colega brasileiro Nicim Zagury …  da UFRJ, começaram a planejar um sistema que permitisse simular a medição — que o ambiente faz sobre sistemas quânticos.

Dez anos mais tarde, Davidovich publicou, com seus colegas franceses — um artigo na ‘Physical Review’ …  –  detalhando como o sistema poderia ser construído, de modo a medir a informação do sistema quântico – bem como acompanhar sua transformação em clássico, devido ao efeito do ambiente. 

A ideia era aprisionar fótons de uma luz com frequência muito pouco energética (microondas) que se encontram em superposição de estados no interior de uma                 cavidade feita com espelhos especiais –- essa superposição é análoga a ter uma               cavidade “acesa” – com fótons; e “apagada” – sem fótons, ao mesmo tempo…e,               em seguida, fazer um átomo atravessá-la.

Quando passa pela cavidade, o átomo altera a energia dos fótons, que, por sua vez, alteram o nível de energia do átomo. – Ao avaliar o átomo que saiu da cavidade… os pesquisadores conseguiriam conhecer as características dos ‘fótons aprisionados’…se estavam ou não em uma superposição de estados… — E esse experimento demonstrou que… ‘O tempo em que ocorre a perda de informação quântica… – ou tempo de decoerência é inversamente proporcional ao número de fótons aprisionados na cavidade’e integrou uma série de trabalhos que conferiu a Haroche o ‘Nobel de Física’ de 2012 (… honraria dividida com David Wineland).

Essa relação que encontraram, explica por que não se observam objetos macroscópicos em mais de um lugar ao mesmo tempo…Como são feitos       por um número muito elevado de partículas, esses objetos perdem suas características quânticas num tempo absurdamente curto.

Anos atrás Zurek havia demonstrado que, à medida que o sistema quântico interage com o meio que o envolve, e perde informação — ou seja, sofre decoerência… registros dessa informação ficam no ambiente. Agora, no estudo da ‘Physical Review Letters, Davidovich e os físicos Souto Ribeiro, Stephen Walborn, Osvaldo Jimenez Farias, Gabriel Aguillar, e Andrea Valdéz-Hernández, mostraram em experimento com fótons, que o mesmo ocorre com a propriedade fundamental para a computação e criptografia quânticas…chamada ‘entrelaçamento.

Obs. Emaranhamento (ou entrelaçamento) é um ‘elo quântico‘ que partículas (ou conjunto de partículas) mantêm entre si, mesmo quando distantes umas das outras. Essa conexão, tão intensa como frágil, é tal   que, modificações sofridas por umas das partículas, instantaneamente, refletem-se nas outras…  “A manutenção do movimento constitutivo de     um corpo (sua inércia)…transforma-se na condição fundamental para conservação de sua própria identidade” (T. Hobbes)

impressões quânticas

Usando um feixe de laser que incide sobre uma série de cristais e filtros, o grupo da UFRJ conseguiu observar o que ocorre com o entrelaçamento, num ambiente bem simples – extremamente mais simples do que o ambiente em que vivemos…sobre o         qual tinham completo controle…e podiam realizar medições para saber quanto de informação foi perdida pela decoerência.

“Talvez esse seja o único sistema físico em que se consegue medir completamente o estado do ambiente” – explica Souto Ribeiro.

Ao atravessar o primeiro cristal, o feixe de laser contendo trilhões e trilhões de fótons gera apenas um par de fótons entrelaçados… – no caso, os pesquisadores entrelaçaram o plano de vibração da luz, a polarização, que podia ser vertical ou horizontal… Após essa 1ª etapa, cada um dos fótons segue um caminho distinto rumo ao detector.

Antes que a ‘medição da polarização seja conferida no final do percurso… um dos fótons passa por outra série de cristais e filtros, e ganha mais um tipo de informação, codificada no rumo que percorreria em seguida (direita ou esquerda). É como se os fótons tivessem interagido com o ambiente externo ao sistema transmitindo para ele parte da informação.

Os físicos observaram que o entrelaçamento inicial entre a polarização dos 2 fótons começou a desaparecer depois da interação com o ambiente. Mas, em alguns casos,           surgiu ao final da experiência, uma forma distinta de entrelaçamento…em que os 2           fótons se apresentavam emaranhados com o ambiente…Segundo os pesquisadores,           ao conhecer a parte da informação perdida para o ambiente — talvez seja possível recuperá-la.

Nossa ideia é tentar entender o emaranhamento como uma grandeza física qualquer — como energia ou velocidade… —  a fim de tentarmos estabelecer leis de evolução dessa quantidade.  Ainda não fizemos isso,   mas vimos que é possível

diz Souto Ribeiro, que coordenou, com o colega Walborn, mais Amir Caldeira e Marcos Oliveira, da Unicamp, outro estudo publicado em novembro…na Physical Review Letters, mostrando que… – aqueles ‘estados mais estáveis‘, previstos por Zurek, podem se tornar evidentes, antes mesmo que o sistema se torne clássico.

Para Souto Ribeiro, o fato de ter funcionado em um ambiente simples, indica que também deve dar certo com ambientes mais complexos, uma vez que as equações que descrevem a interação com ambientes simples são exatamente as mesmas com complexos…nos quais é difícil realizar medições. Davidovich considera que eles apenas começaram a trilhar um caminho novo…

“O experimento que fizemos…nos dá apenas informação parcial sobre o que acontece, porque o objeto está longe de ser considerado macroscópico — gostaria de estudar as impressões digitais que objetos macroscópicos deixam no ambiente. O próximo passo deve ser explorar, do ponto de vista teórico, o que ocorreria nesse caso… Planejar um experimento para observar isso, seria extremamente interessante”. ******************************************************************************

1) Artigo originalmente escrito por MARCOS PIVETTA | Agência FAPESP  http://revistapesquisa.fapesp.br/2009/06/01/a-formula-do-emaranhamento/  (Junho/2009) Artigo relacionado: ‘Determining the dynamics of entanglement’.     Farías, O. J. et al. –  Science Express Reports, publicado online em 14/05/2009. 

2) Artigo originalmente escrito por FÁBIO DE CASTRO Agência FAPESP  http://agencia.fapesp.br/12951 (25/10/2010) Artigo relacionado: ‘Robustness of bipartite Gaussian entangled beams propagating in lossy channels’… de Marcelo Martinelli, Paulo Nussenzveig e outros  —  publicado dia 17/10 na edição on-line da Nature Photonics.

3) Artigo originalmente escrito por RICARDO ZORZETTO | Agência FAPESP  /sobre-gatos-fotons-e-mundos-estranhos/  (Dez/2012) Artigos relacionados: FARIAS, O.J. et al…   —   ‘Observation of the emergence of multipartite entanglement between a bipartite system and its environment’. Physical Review Letters. 12 out. 2012. CORNELIO, M.F. et al. Emergence of the pointer basis through the dynamics of correlations. Physical Review Letters. 9 nov. 2012. 

Grupo da UFRJ, composto pelos pesquisadores Luiz Davidovich, Paulo Henrique Souto Ribeiro e Steve Walborn, Camille Latune, Gabriel Aguillar, Andrea Valdéz-Hernández, e Osvaldo Jiménez Farías.

Grupo da USP, composto pelos pesquisadores Paulo Nussenzveig, Marcelo Martinelli, Felippe Alexandre Barbosa, Alessandro de Sousa Villar… Katiúscia Nadyne Cassemiro, Antonio Sales Oliveira Coelho, e Alencar José de Faria.

[Ambos os grupos fazem parte do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Informação Quântica (INCT) – sediado no Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade de Campinas… sob coordenação de Amir Caldeira.] (Comentários adicionais – George Matsas -UNESP)                                                        ################(texto complementar)#########################

                                  * Informação em dobro *                                                                   Técnica duplica quantidade de dados que podem 
ser recuperados num sistema quântico’

Feixes entrelaçados de laser: conjunto de espelhos que formam uma espécie de caixa de ressonância permite 
medir oscilações tênues 
dos fótons © EDUARDO CESAR

Feixes entrelaçados de laser — conjunto de espelhos que formam uma espécie de caixa de ressonância permite 
medir oscilações tênues 
dos fótons.

Uma equipe de físicos brasileiros demonstrou…  que o emprego de uma  “técnica alternativa”  para recuperar informação armazenada em fótons…dobra a capacidade de transmitir dados…  —  em sistemas quânticos.

(esse aprimoramento poderá ser útil para acelerar o desenvolvimento da computação por bits quânticos.)

As características, e o potencial do método – denominado…medida assistida por cavidade, foram descritos em 2 artigos, publicados simultaneamente em novembro/2013 na versão online de um par de revistas científicas  –  a ‘Physical Review Letters’… e,  a ‘Physical Review A’.

“A técnica permite resgatar… uma parte da                                                   informação, que antes se perdia no sistema”,

diz Marcelo Martinelli… – do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP), integrante do grupo que produziu os trabalhos, realizado no Instituto Nacional  de Ciência e Tecnologia de Informação Quântica (INCT-IQ)… – uma parceria da FAPESP e do CNPq. Também assina os artigos o físico francês Claude Fabre, da Universidade Pierre e Marie Curie-Paris 6, com colaboração do Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).

Os pesquisadores fazem um paralelo entre o efeito quântico produzido pelo emprego da ‘medida assistida por cavidade’,  e a repercussão causada no setor de áudio pela adoção    de aparelhos capazes de reproduzir o som estéreo.

Uma estação de FM — por exemplo — transmite músicas registradas em 2 canais de som independentes e simultâneos, operando em frequências muito próximas, mas ligeiramente distintas. Assim cada canal pode disseminar – ao mesmo tempo – informações diferentes.

Numa música instrumental, o baixo e a bateria podem estar registrados no – canal direito, enquanto o piano e a guitarra estão gravados no esquerdo.

Ocorre algo semelhante num feixe de laser com fótons entrelaçados, ou emaranhados, um tipo de correlação quântica que pode armazenar, processar e transmitir informação.

Em experimentos feitos na USP, foi gerado um sistema com 3 feixes entrelaçados de diferentes cores; portanto, de distintos comprimentos de onda. A frequência de cada feixe era cerca de 300 terahertz, 1 milhão de vezes maior do que uma transmissão de rádio FM.

A rigor, a informação quântica não é armazenada e transmitida por esse canal principal de luz – mas sim, por 2 pequenos campos, ou canais de 20 megahertz, situados, ligeiramente acima e abaixo da frequência central.  –  Assim como no caso do ‘sistema estereofônico de rádio’, cada canal secundário é capaz de carregar informações específicas.

Retomando a comparação radiofônica, é como se alguém usasse um reprodutor de sons que só tocasse um canal  — no modo mono  — para ouvir uma transmissão em estéreo. Mesmo em mono é possível entender a emissão… – mas, alguns detalhes são perdidos.

É mais ou menos isso o que acontece…  quando se resgata a informação quântica num sistema com a técnica tradicional da ‘detecção homódina‘.

Ou seja, enquanto no experimento feito com 3 feixes de laser…o método convencional registrava apenas 3 canais de informação quântica no sistema…a medida assistida por cavidade flagrava 6 (um par de campos de dados por feixe). Janeiro/2014 (texto base)

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979... (s/ diploma)
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