Nobel de Física premia experimentos que viabilizaram tecnologias quânticas

Mateus Oliveira outubro 4, 2022 6 min read

A Real Academia Sueca de Ciências anunciou o Prêmio Nobel de Física 2022 para três físicos que trabalham com elementos centrais das tecnologias quânticas, incluindo comunicações, criptografia e computação.

Alain Aspect, John Clauser e Anton Zeilinger receberam a premiação “por experimentos com fótons entrelaçados, pelo estabelecimento da violação das desigualdades de Bell e pelo pioneirismo na ciência da informação quântica”, segundo a Fundação Nobel.

Os ganhadores são da França, Estados Unidos e Áustria, respectivamente. Eles dividirão o prêmio que totaliza 10 milhões de coroas suecas (cerca de R$ 4,8 milhões).

Cada um deles conduziu experimentos inovadores usando estados quânticos entrelaçados – ou emaranhados -, onde duas partículas se comportam como uma única entidade, mesmo se separadas por qualquer distância. Essas demonstrações e resultados abriram caminho para as chamadas tecnologias quânticas, das quais o ramo mais conhecido é o da computação quântica, mas passa pelas comunicações, criptografia e chega até às baterias quânticas.

As descobertas “lançaram as bases para uma nova era da tecnologia quântica”, afirmou o comitê do Nobel.

“Ser capaz de manipular e gerenciar estados quânticos e todas as suas camadas de propriedades nos dá acesso a ferramentas com um potencial inesperado”, completou.

No ano passado, o prêmio de Física foi para três cientistas que contribuíram para modelos do aquecimento global. Desde 1901, mais de 200 pessoas foram laureadas. A distinção científica só não foi concedida em seis ocasiões: em 1916, 1931, 1934, 1940, 1941 e 1942.

Os vencedores

Alain Aspect nasceu em 1947 em Agen, na França. Em 1983 ele recebeu o doutorado pela Universidade Paris-Sud, em Orsay, na França. Atualmente é professor na Université Paris-Saclay e na École Polytechnique, Palaiseau, também na França.
John F. Clauser nasceu em 1942 em Pasadena, na Califórnia (EUA). Em 1969, ele recebeu o doutorado pela Columbia University, de Nova York. Atualmente é físico pesquisador no centro de pesquisa J.F. Clauser & Assoc. também nos EUA.
Anton Zeilinger nasceu em 1945 em Ried im Innkreis, na Áustria. Em 1971, ele recebeu o doutorado pela Universidade de Viena. Atualmente é professor na mesma instituição.

As descobertas

Alain Aspect, John F. Clauser e Anton Zeilinger levaram o Nobel de Física de 2022 por experimentos inovadores usando o chamado entrelaçamento quântico, um fenômeno físico onde duas partículas subatômicas (muito menores que os átomos) se comportam como uma única unidade, até mesmo quando elas estão bastante separadas.

No entrelaçamento, tudo o que acontece nesse “par emaranhado” com uma única partícula determina o que acontece com a outra, mesmo que elas estejam muito distantes para serem afetadas.

Ao longo dos anos, os experimentos dos três cientistas demonstraram o potencial tecnológico para investigar e controlar essas partículas que estão nesses estados emaranhados. E isso não tem só implicações teóricas ou técnicas.

No futuro, computadores superpoderosos e sistemas de telecomunicações impossíveis de hackear poderão ser criados por causa dessas pesquisas.

“Hoje em dia, por exemplo, nossas transações bancárias são baseadas em sistemas criptográficos complexos que utilizam truques matemáticos. No futuro, usando o entrelaçamento e a mecânica quântica poderemos transferir informações de uma maneira impossível de quebrar essa criptografia. Uma maneira absolutamente segura de transferir informações que se baseia nas leis da física”, diz Danielsson, professor de física teórica e membro da Real Academia Sueca de Ciências.

“Esses prêmios foram concedidos porque apontam para novas e importantes aplicações no futuro”, completou o cientista.

Entrelaçamento quântico

O estado de entrelaçamento entre partículas não possui equivalente no mundo clássico ao qual estamos acostumados. Quando duas partículas ficam entrelaçadas, o que acontece a uma inequívoca e imediatamente afetará a outra, qualquer que seja a distância que as separe – o entrelaçamento é um tipo de correlação quântica, assim como a discórdia quântica.

Por exemplo, assim que você medir o estado de uma das partículas, você imediata e necessariamente saberá o estado da outra, sem precisar medi-la. As partículas quânticas não têm estados definidos, mas probabilidades, expressas por uma função de onda. Assim, o estado de um elétron ou de um fóton, por exemplo, só é conhecido quando você o mede, o que significa que sua função de onda colapsa para um valor determinado. Se duas partículas estiverem entrelaçadas, a função de onda das ondas irá colapsar exatamente do mesmo modo.

Por muito tempo os físicos discutiram se essa correlação ocorre porque as partículas em um par entrelaçado conteriam “variáveis ocultas”, instruções que lhes diziam qual resultado deveriam dar em um experimento. Na década de 1960, John Stewart Bell desenvolveu uma desigualdade matemática, que hoje leva seu nome, afirmando que, se houver variáveis ocultas, a correlação entre os resultados de um grande número de medições nunca excederá um determinado valor.

No entanto, a mecânica quântica prevê que um certo tipo de experimento violará a desigualdade de Bell, resultando em uma correlação mais forte do que seria possível.

Experimentos que valem um Nobel

O professor John Clauser desenvolveu as ideias de John Bell, levando a um experimento prático: Quando ele fez as medições, elas deram razão à mecânica quântica, violando claramente uma desigualdade de Bell. Isso significa que a mecânica quântica não pode ser substituída por uma teoria que usa variáveis ocultas.

Mas o experimento de Clauser ainda tinha algumas brechas. Alain Aspect melhorou a configuração, usando-a de uma forma que fechou uma brecha importante: Ele ajustou as configurações de medição depois que um par entrelaçado deixou sua fonte, de modo que a configuração que existia quando eles foram emitidos não poderia afetar o resultado – esses experimentos envolvem um conceito conhecido como contextualidade quântica.

E o professor Anton Zeilinger começou a tirar proveito desses estados quânticos entrelaçados. Entre outras coisas, seu grupo de pesquisa demonstrou um fenômeno chamado teletransporte quântico, que possibilita mover um estado quântico de uma partícula para outra à distância – hoje o teletransporte já funciona entre qubits distantes, formando uma rede.

“Está ficando cada vez mais claro que um novo tipo de tecnologia quântica está surgindo. Podemos ver que o trabalho dos laureados com estados emaranhados é de grande importância, mesmo além das questões fundamentais sobre a interpretação da mecânica quântica,” disse Anders Irbäck, presidente do Comitê Nobel de Física.

Baseado em matérias da Inovação Tecnológica e g1

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Lucas Schwarzbold

4 anos atrás

Luz p’ra nós!

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wsilvaedl

4 anos atrás

#LuzPraNos

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Daniel Lucas

4 anos atrás

Luz p’ra nós

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Daniele Monteiro

4 anos atrás

Sabemos que os avanços no quântico são eternos. Esses cientistas estão empenhados nos estudos e práticas, um dos objetivos é tirar o teletransporte da ficção e trazer para realidade, certificaram que esses avanços são bem complexos.
John F. relatou: _ Temos uma caixa, quando se entre nessa caixa, todos os átomos do nosso corpo são destruídos e uma réplica nossa surge em outro lado. A pergunta é: Você entraria nessa caixa? Luz p’ra nós!

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