Por Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Viena fez história ao medir, pela primeira vez, o efeito da rotação da Terra nos fótons quânticos emaranhados, como o próprio estudo diz.
Recentemente publicado na Science Advances, o estudo intitulado “Observação experimental da rotação da Terra com emaranhamento quântico” é pioneiro ao demonstrar a interação entre efeitos quânticos e relativísticos.
Isso significa que a equipe conseguiu observar como a rotação da Terra influencia o comportamento de partículas quânticas emaranhadas, especificamente partículas de luz (fótons).
No experimento, eles utilizaram uma versão do interferômetro Sagnac, um dispositivo óptico inventado em 1913 para medir rotações e velocidades angulares com grande precisão.
Via Freerange
Criado pelo físico francês Georges Sagnac, esse dispositivo é extremamente preciso na medição de velocidades de rotação, embora limitado pela física clássica.
Para superar essa limitação, os pesquisadores construíram um interferômetro quântico baseado no dispositivo original, com dois quilômetros de fibras ópticas enroladas em uma moldura quadrada de alumínio de 1,4 metro.
Como conseguiram?
Embora a interferometria de precisão possa oferecer claras vantagens sobre os sistemas clássicos de medição, sua aplicação em grande escala enfrenta desafios, como o tempo necessário para processar os dados e a necessidade de evitar a decoerência, ou seja, proteger as partículas quânticos emanharados de influências externas que possam destruir seu estado quântico.
Em um comunicado à imprensa, Raffaele Silvestri, autor principal do artigo, reconhece a complexidade dessa tarefa.
Ele conta que o centro da questão era estabelecer um ponto de referência para a medição, onde a luz permaneça inalterada pelo efeito rotacional da Terra, explica.
No entanto, como não é possível parar a Terra, a equipe decidiu dividir a fibra óptica em duas bobinas de comprimento igual e conectá-las por meio de um interruptor óptico.
Esse dispositivo simples permitiu, na prática, cancelar o sinal de rotação do planeta quando necessário, simplesmente ligando e desligando o interruptor.
Isso possibilitou o funcionamento estável do interferômetro por períodos mais longos, uma condição fundamental para garantir a precisão e a confiabilidade das medições quânticas.
Invertendo fótons quânticos emaranhados
Via Negative Space
No interferômetro, duas partículas viajando em direções opostas em um caminho giratório fechado chegam ao ponto inicial em momentos diferentes.
No entanto, se estiverem quanticamente emaranhadas, elas se comportam como se fossem uma única partícula, movendo-se em ambas as direções simultaneamente e acumulando o dobro do atraso de tempo.
Basicamente, enganaram a luz fazendo ela pensar que está em um universo não rotativo, brincou Silvestri.
Na prática, o que eles fizeram foi inverter a direção de propagação dos dois fótons dentro da fibra óptica quando cada um tinha percorrido metade do caminho.
Isso compensou o efeito de arrasto da rotação da Terra, garantindo que as partículas de luz retornassem ao ponto de partida sem sofrer um atraso significativo.
Para que isso?
Entender mais sobre fótons quânticos é crucial por várias razões. Primeiro, eles são fundamentais para o desenvolvimento da computação quântica, que tem o potencial de resolver problemas complexos muito mais rapidamente do que os computadores clássicos.
Segundo, fótons quânticos são essenciais para a comunicação quântica, oferecendo uma maneira de transmitir informações de forma extremamente segura através do emaranhamento quântico.
Além disso, estudar fótons quânticos pode levar a avanços na metrologia quântica, permitindo medições de precisão sem precedentes.
Por fim, explorar as propriedades dos fótons quânticos nos ajuda a aprofundar nossa compreensão das interações entre os princípios da mecânica quântica e a relatividade, expandindo os limites do conhecimento científico fundamental.
Assim, vale a pena seguir esses experimentos de fótons quânticos emaranhados e entender mais sobre seu comportamento.
Fonte: Tecmundo
Imagens: Freerange, Negative Space
