Violação da causalidade local em redes quânticas

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Destaque em Física, semana de 30 de março de 2017

Um dos aspectos mais surpreendentes da mecânica quântica é o que os físicos chamam de “não localidade”. Ela exprime o fato de que partículas que têm suas propriedades emaranhadas levam a circunstâncias em que as correlações entre elas são tão fortes que aparentemente não importa a distância entre elas para que a medição de uma afete a outra – algo que Einstein chamou de “ação fantasmagórica à distância”.

A não localidade é um aspecto tão difícil de conciliar com nossa visão clássica do espaço e do tempo que levou Einstein a pensar que deveria haver algo além da mecânica quântica que predeterminasse o comportamento dessas partículas – um esquema de “variáveis ocultas” – que pudesse explicar os efeitos não locais da teoria, mas manter algo que Einstein chamou de “realismo local”.

Nos anos 1960, o físico John Bell formulou um teorema que sugeria meios experimentais de testar se poderia existir um esquema de variáveis ocultas subjacente à mecânica quântica. Desde a década seguinte inúmeros testes foram feitos que revelaram que a não localidade da mecânica quântica é mesmo real.

Agora, um novo experimento realizado por pesquisadores italianos com participação brasileira mostra que a causalidade local pode ser violada também numa rede quântica. O trabalho, que tem entre seus autores Rafael Chaves, do Instituto Internacional de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, em Natal, foi publicado em 16 de março na “Nature Communications”.

Usando um arranjo fotônico, os pesquisadores investigaram uma rede quântica composta por três nós espacialmente separados cujas correlações são mediadas por duas fontes distintas. “Esse cenário permite a emergência das chamdas correlações não bilocais, incompatíveis com qualquer modelo local envolvendo duas variáveis ocultas independentes”, escrevem os autores.

O resultado fornece uma prova de princípio de que o teorema de Bell se aplica também a redes quânticas, o que pode representar um passo importante no desenvolvimento de protocolos de comunicação para futuros computadores quânticos.

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