Dúvidas sobre o entrelaçamento quântico

2 de fevereiro, 2022 às 17:01 | Postado em Mecânica quântica

(I) Iniciar o entrelaçamento entre partículas somente é possível estando elas próximas;  ou é possível iniciar um entrelaçamento entre duas partículas tão distantes quanto dez quilômetros ou dez anos-luz?

(II) É possível entrelaçamento entre mais de duas partículas?

(III) É usual mencionar-se parâmetros de partículas entrelaçadas (como o spin) como mensurável entre somente dois estados. Há parâmetros mensuráveis com mais de dois estados?

(IV) A manutenção do entrelaçamento entre partículas somente é possível em um sistema fechado?

A origem do termo estados emaranhados (ou estados entrelaçados) em mecânica quântica é atribuída a Erwin Schroedinger que em 1935 publicou um artigo com questões críticas sobre a mecânica quântica. Neste mesmo ano, foi publicado um artigo de Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen (artigo EPR) que trazia no titulo a pergunta crucial se a Mecânica Quântica seria uma teoria completa. De acordo com a interpretação dos autores, a resposta seria não. (A título de curiosidade, Einstein afirmava que o artigo estava muito técnico e não discutia questões que ele Einstein, considerava mais importantes. Aparentemente o artigo foi enviado para publicação sem uma revisão final dos três autores). Atualmente, principalmente devido aos trabalhos de John Bell, é quase um consenso que a resposta do artigo EPR de que a mecânica quântica é uma teoria incompleta, não se sustenta. Mas os estados emaranhados, ganharam seu espaço na física, sendo atualmente fundamentais para o desenvolvimento de tecnologias de informações quânticas.

Quando temos um sistema de duas ou mais partículas e o estado do sistema ( função de onda ) não pode ser fatorado em duas partes distintas (uma para cada partícula), dizemos que o estado é emaranhado. Assim a definição de estados emaranhados, não se reduz a apenas ao caso de duas partículas. No exemplo apresentado por E Schroedinger em 1935, conhecido como “Gato de Schroedinger”, o emaranhamento pode ser descrito como envolvendo o material radioativo+ o pote de veneno+ gato, ou seja três “partículas”.

A descrição que é muito popular de estados emaranhados utilizando spins, foi apresentada por Aharanov e Bohm, sendo mais simples de ser trabalhado e implementado experimentalmente. A grande vantagem de utilizar o spin (no caso de spin ½) é de que o sistema possui apenas duas possibilidades de resultado, por exemplo spin +1 e spin -1. No trabalho original de EPR, o emaranhamento envolve variáveis contínuas e não discreta como o spin.

Um estado emaranhado pode ser produzido de diversas maneiras, mas em todas elas as partículas emaranhadas tem que ter tido alguma interação que permita produzir uma superposição de estados. Desta forma, produzir pares que estejam separados por grandes distâncias, traz um desafio muito grande : como manter a coerência quântica?

A perda da coerência quântica, faz parte de estudo da área de decoerência quântica. Um dos objetivos e entender porque e como ocorre a transição da descrição quântica do mundo para a descrição clássica. Quando se estuda este processo de decoerência, a hipótese é de que nenhum sistema de fato é isolado, sempre existindo algum tipo de interação do sistema com o meio. Então dentro desta visão, o estado emaranhado ocorre também em um sistema que não é fechado. O que ocorre é que dependendo do sistema, o processo de decoerência pode ser bem lento. E em escalas de tempo muito menores que o tempo de decoerência, o sistema pode ser considerado fechado. Isto implica que, um estado emaranhado pode ser manter por muito tempo, mas não será eterno.