O prêmio Nobel de 2012 modificou algum princípio da Mecânica Quântica?

4 de março, 2013 às 9:46 | Postado em Mecânica quântica

Segundo o que me consta, o prêmio Nobel de 2012 foi atribuído conjuntamente para Serge Haroche e David J. Wineland por terem desenvolvido formas de medir partículas quânticas sem destruí-las. Isso implica que operadores que não comutavam passaram a comutar? Podemos agora medir posição e momento simultaneamente? E o princípio da incerteza de Heisenberg? Como fica?

O prêmio Nobel de 2012, na realidade deu um pequeno passo na direção de manipulação individual de átomos, usando o conceito de “emaranhamento quântico”, conhecido, em tese, desde 1935 na forma do chamado “paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)”. Os princípios conceituais e matemáticos básicos da Mecânica Quântica continuam válidos.

O avanço real, decorrente nesta descoberta, é no sentido de algum dia poder construir um computador quântico. Em um computador comum, a informação é codificada em bits, cada um dos quais é ou um “0” OU um “1”. Já num computador quântico, uma partícula individual pode essencialmente representar um “0” E um “1”, ao mesmo tempo (chamado de qubit, o bit quântico). Se os cientistas podem fazer tais partículas trabalharem juntas, certos tipos de cálculos poderiam ser feitos com incrível velocidade. Um exemplo é a fatoração de um número muito grande, isso tem implicações para quebrar códigos. Outros cálculos, extremamente demorados, poderiam ser realizados em pouco tempo de computação. Como o armazenamento da informação em átomos é muito frágil, pois por exemplo, flutuações térmicas podem destruir o emaranhamento com facilidade, o computador quântico é um sonho distante. Assim, o controle de átomos individuais é um passo importante nesta direção.

Prof. Dimiter Hadjimichef

É importante observar que não destruir não significa não alterar o estado quântico (cuidado com o número de negativas!). Nos dois tipos de experimentos envolvidos no Nobel de 2012, a Mecânica Quântica é usada (e não violada) o tempo inteiro. No confinamento de átomos, aparece claramente a energia de ponto zero de um potencial harmônico, bem como as transições entre níveis de energia por absorção e emissão
de fótons. Já para a contagem do número de fótons em uma cavidade, há um efeito mais sutil sobre a fase do estado quântico do átomo de prova. Neste caso, a questão da destruição ou não do fóton que está na cavidade é complexa. É certo que o número de fótons após a passagem do átomo de prova é o mesmo que antes, mas a mudança de fase envolve
interação com o fóton. Essa interação, no formalismo da Mecânica Quântica, envolve processos ‘virtuais’ de absorção e emissão do fóton, mas não processos reais, que violariam o princípio de conservação de energia. De qualquer forma, é importante salientar que nada nesses exerimentos altera as bases ou o formalismo da Mecânica Quântica.

Prof. Miguel Gusmão

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