No mundo da física quântica, outro recorde parece ter sido quebrado. Em um papel listados no site de pré-impressão ArXiv, pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China afirmam ter observado átomos em estado de superposição quântica por 23 minutos. Ser capaz de manter os estados quânticos estáveis por tanto tempo poderia ajudar a tornar os dispositivos quânticos mais duráveis e a descobrir novos efeitos estranhos na física quântica, argumentam.
A superposição é um fenômeno onde um objeto em um determinado momento tem o potencial de ocupar vários estados diferentes, mas o estado real do objeto é desconhecido. Objetos muito pequenos, como fótons ou elétrons, demonstram esse comportamento; elas se comportam como ondas, ocupando potencialmente uma série de posições ao mesmo tempo, em vez de partículas com uma posição singular. Crucialmente, quando um objeto em superposição é observado, a sua condição entra em colapso e ele é visto em apenas um dos seus estados potenciais. Você pode pensar nisso como uma moeda sendo lançada – enquanto gira no ar, é potencialmente cara ou coroa ao mesmo tempo, mas quando você olha para ela depois de cair, pode ser apenas uma ou outra.
Você também deve ter ouvido falar da superposição explicada usando o famoso paradoxo do gato de Schrödinger. Este foi um experimento mental proposto pelo físico Erwin Schrödinger, no qual um gato é colocado em uma caixa lacrada com um material radioativo que se decompõe aleatoriamente, o que, quando isso acontece, mata o gato. Até abrir a caixa, o experimento propõe que o gato esteja em superposição, estando simultaneamente vivo e morto. Embora comumente usado para explicar a superposição, o experimento de Schrödinger pretendia mostrar o aparente absurdo desse comportamento quântico.
Durante anos, os pesquisadores conseguiram capturar pequenos objetos exibindo superposição, com partículas de luz e até mesmo pequenos cristais em laboratório mostrando que ocupavam vários estados ao mesmo tempo. Mas os objetos nesses experimentos sempre foram muito instáveis e sua exposição à superposição extremamente fugaz. No entanto, no novo estudo, os investigadores chineses, liderados pelo físico Zheng-Tian Lu, parecem ter utilizado átomos presos à luz para sustentar o fenómeno.
Os pesquisadores usaram cerca de 10.000 átomos de itérbio, que resfriaram a alguns milésimos de grau acima do zero absoluto e aprisionaram com as forças eletromagnéticas da luz laser. Sob estas condições, os estados quânticos dos átomos poderiam ser controlados com muita precisão, e os investigadores exploraram isto para colocar cada átomo numa superposição de dois estados simultâneos que tinham dois spins muito diferentes.
Geralmente, as perturbações do ambiente dos átomos fariam com que estes colapsassem para um único estado em segundos ou milissegundos, mas os investigadores foram capazes de sintonizar os lasers com precisão para mantê-los durante uma duração sem precedentes de 1.400 segundos, ou 23 minutos. É importante notar, no entanto, que o trabalho ainda não foi formalmente revisado de forma independente.
Por estender a superposição por tanto tempo, tal técnica, se for provada ser possível, poderá no futuro ser usada para detectar e estudar forças magnéticas, sondar efeitos novos e exóticos na física, ou mesmo permitir memória quântica de computador muito estável. .
Esta história apareceu originalmente em WIRED Itália e foi traduzido do italiano.
