Assim como na história bem conhecida das crianças, “Cachinhos Dourados e os Três Ursos”, algo de bom acontece quando coisas são feitas com moderação, em vez de ao extremo.
A estrutura “correta” que surge quando você dirige um sistema contendo a luz e a matéria (como o universo), nem muito rápido nem muito lento através de uma transição de fase quântica. Ela ilustra as conclusões do estudo intitulado “emaranhamento de luz-matéria dinâmico aprimorado de condução nem muito rápida nem muito lenta”, publicado na revista Physical Review. Crédito: Oscar Acevedo, Universidad de los Andes, e Neil Johnson, da Universidade de Miami.
Um novo estudo traduzido como “Não muito quente nem muito frio, apenas no ponto” no mundo quântico e a geração do emaranhamento quântico – a ligação interna entre matéria e luz – sugere que o universo começou “nem muito rápido nem muito lento. “
Ao estudar um sistema que casa a matéria e a luz, como o próprio universo, os pesquisadores descobriram agora que atravessar uma fase quântica transição a velocidades intermédias gera uma estrutura mais complexa e mais ria. Essa estrutura se assemelha a “defeitos” em um espaço de outra maneira liso e vazia. Os resultados foram publicados na Physical Review, jornal principal da sociedade física americana.
“Nossos resultados sugerem que o universo foi “cozinhado” em apenas as velocidades corretas”, disse Neil Johnson, professor de física na Escola de Artes e Ciências da Universidade de Miami e um dos autores do estudo. “Nosso estudo fornece um modelo simples que pode ser realizado com um ship em um laboratório para explorar como um defeito em tal estrutura se desenvolve como a velocidade de cozimento das mudanças”
O grande mistério sobre a origem do universo é como os aglomerados de estrelas, sistemas planetários, galáxias e outros objetos que vemos agora conseguiram evoluir a partir do nada. Há uma crença generalizada dentro da comunidade científica de que o nascimento de estrutura no universo encontra-se no cruzamento de uma transição de fase quântica e que quanto mais rápido a transição for feita, mais rápido irá gerar a estrutura. Os resultados atuais contradizem essa crença.
O estudo lança uma nova luz sobre como gerar, controlar e manipular o entrelaçamento quântico, uma vez que os defeitos contem aglomerados de entrelaçamento quântico de todos os tamanhos. Os resultados são a chave para uma nova geração de tecnologias futuristas em particular, de computação ultra quântica, criptografia quântica UltraSafe, de alta precisão de metrologia quântica, e até mesmo o teletransporte quântico de informações.
“O Emaranhamento Quântico é como o ‘bitcoin” que “financia” o universo em termos de interações e informação “, disse Johnson. “É a substância mágica que conecta todos os objetos no universo, incluindo a luz e a matéria.”
No mundo em todos os dias, uma substância pode sofrer uma transição de fase a temperaturas diferentes; por exemplo, a água se transformará em gelo ou vapor quando estiver suficientemente fria ou quente. Mas no mundo quântico, o sistema pode sofrer uma transição de fase à temperatura de zero absoluto, simplesmente alterando a quantidade de interação entre a luz e a matéria. Esta transição de fase gera entrelaçamento quântico no processo.
Johnson, assim como eu, gosta de usar analogias para explicar conceitos físicos que parecem serem complicados. Ele compara o surgimento de estruturas de matéria de luz altamente emaranhadas, uma vez que a transição de fase quântica é atravessada, com a forma com que pedaços de mingau de aveia (isso mesmo, mingau) que aparecem do “nada”, quando você aquece o leite e aveia.
“Se você atravessar a transição na velocidade certa (cozinhar na velocidade certa), as estruturas (caroços) que aparecem são muito mais complexas – mais “saborosas”- do que ao atravessar rápida ou lentamente”, disse Johnson. “Uma vez que é uma transição de fase quântica que está sendo cruzando, as estruturas que aparecem conter aglomerados de emaranhamento quântico”.
Os resultados do estudo, intitulado “dinâmica de emaranhamento luz-matéria aprimorado de condução nem muito rápida nem muito lenta”, são robustos para uma ampla gama de tamanhos de sistema, e o efeito é realizável usando montagens experimentais existentes em condições realistas. OL Acevedo, pela Universidad de los Andes, na Colômbia, é o primeiro autor do estudo. Os outros co-autores da Universidad de los Andes são L. Quiroga e FJ Rodriguez.
“O entendimento do Emaranhamento quântico em sistemas de luz-matéria é sem dúvida o problema fundamental na física”, disse Johnson.
O artigo atual abre uma nova linha de investigação nesta área. Além disso, ele oferece uma oportunidade única para projetar e construir novos sistemas de nanoestrutura que aproveitar e manipular efeitos entrelaçamento quântico. Os investigadores estão agora observando para especificar as condições precisas que experimentalistas vão necessitar, a fim de ver o efeito do entrelaçamento quântico reforçado que eles prevêem.
Traduzido e adptado de Phys