{"id":20844,"date":"2023-06-07T09:14:19","date_gmt":"2023-06-07T12:14:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf-wp2027\/?p=20844"},"modified":"2023-06-07T09:14:21","modified_gmt":"2023-06-07T12:14:21","slug":"estudo-usa-a-luz-para-buscar-explicacoes-sobre-o-emaranhamento-quantico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/estudo-usa-a-luz-para-buscar-explicacoes-sobre-o-emaranhamento-quantico\/","title":{"rendered":"Estudo usa a luz para buscar explica\u00e7\u00f5es sobre o emaranhamento qu\u00e2ntico"},"content":{"rendered":"\n

T\u00e9cnica pode ajudar no desenvolvimento da computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica at\u00e9 a caracteriza\u00e7\u00e3o de materiais<\/em><\/p>\n\n\n\n

Roger Marzochi<\/p>\n\n\n\n

Os estudos sobre as propriedades da luz e sua intera\u00e7\u00e3o com a mat\u00e9ria foram fundamentais para o in\u00edcio da F\u00edsica Qu\u00e2ntica no fim do s\u00e9culo 19. E \u00e9 na luz que um grupo de cientistas brasileiros e estrangeiros tem focado sua investiga\u00e7\u00e3o na busca de explica\u00e7\u00f5es sobre o entrela\u00e7amento qu\u00e2ntico, no qual duas part\u00edculas distintas ou duas propriedades independentes de uma mesma part\u00edcula possuem correla\u00e7\u00f5es mais fortes do que as permitidas por estat\u00edsticas cl\u00e1ssicas, um dos fen\u00f4menos que mais intrigam os cientistas. Desvendar esse mist\u00e9rio pode ser a f\u00f3rmula que faltava para impulsionar aplica\u00e7\u00f5es na computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, na transmiss\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es qu\u00e2nticas, na metrologia e diversas outras.<\/p>\n\n\n\n

\u00c9 a esses estudos da luz usando lasers que se dedica o cientista Antonio Zelaquett Khoury, professor da Universidade Federal Fluminense (UFF). Em mar\u00e7o, Khoury publicou com o cientista Thierry Ruchon, da Universidade de Paris-Saclay, entre outros pesquisadores, o artigo \u201cNonlinearup-conversion of a polarization M\u00f6bius strip with half-integer optical angular momentum<\/em>\u201d, na revista Science Advances<\/a>. O trabalhou contou com financiamento da Funda\u00e7\u00e3o Carlos Chagas Filho de Amparo \u00e0 Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj), Instituto Nacional de Ci\u00eancia e Tecnologia de Informa\u00e7\u00e3o Qu\u00e2ntica (INCT), Funda\u00e7\u00e3o de Amparo \u00e0 Pesquisa do Estado de S\u00e3o Paulo (Fapesp), Ag\u00eancia Nacional de Pesquisa da Fran\u00e7a, entre outros.<\/p>\n\n\n\n

O estudo se baseou na an\u00e1lise do \u201cmomento angular generalizado\u201d de um feixe laser. Na \u00d3ptica denominamos de propaga\u00e7\u00e3o \u201cparaxial\u201d aquela que ocorre com uma dire\u00e7\u00e3o bem determinada, como a de um feixe laser, ao contr\u00e1rio do que ocorre com a luz do seu quarto que \u00e9 emitida por uma l\u00e2mpada presa no teto e se espalha por todo o ambiente sem uma dire\u00e7\u00e3o definida. A propaga\u00e7\u00e3o de um laser (paraxial) pode ser pensada como o escoamento de um flu\u00eddo, assim como a \u00e1gua, onde podemos imaginar a forma\u00e7\u00e3o de redemoinhos ou v\u00f3rtices<\/em>. Na F\u00edsica, essa \u201crota\u00e7\u00e3o\u201d \u00e9 uma grandeza que pode ser quantificada, at\u00e9 mesmo no fluxo de luz. Trata-se do \u201cmomento angular generalizado\u201d. Al\u00e9m disso, a luz \u00e9 uma onda transversal, isto \u00e9, ela \u00e9 formada por campos el\u00e9tricos e magn\u00e9ticos que vibram perpendicularmente \u00e0 dire\u00e7\u00e3o de propaga\u00e7\u00e3o. Denominamos \u201cpolariza\u00e7\u00e3o\u201d a dire\u00e7\u00e3o de vibra\u00e7\u00e3o do campo el\u00e9trico que constitui o feixe de luz. O momento angular generalizado descreve a forma\u00e7\u00e3o de padr\u00f5es em que polariza\u00e7\u00e3o varia de um ponto para outro do feixe formando uma \u201ctopologia n\u00e3o trivial\u201d.<\/p>\n\n\n\n

A Topologia \u00e9 uma \u00e1rea da Matem\u00e1tica que estuda a propriedade de conjuntos e objetos geom\u00e9tricos sob deforma\u00e7\u00f5es. \u00c9 na geometria o grande salto: o que o grupo de cientistas fez nesse trabalho foi ajustar o laser de maneira que fosse criada, no processo de polariza\u00e7\u00e3o do feixe, um tipo de fita de M\u00f6bius, figura criada pelo matem\u00e1tico e astr\u00f4nomo alem\u00e3o August Ferdinand M\u00f6bius, em 1858. Se voc\u00ea colar duas extremidades de uma fita voc\u00ea forma um anel; mas se, antes de colar as extremidades, girar uma delas, criar\u00e1 uma figura geom\u00e9trica na qual n\u00e3o h\u00e1 parte interna ou externa definidas. \u201c\u00c9 como o logotipo do Instituto de Matem\u00e1tica Pura e Aplicada (Impa<\/a>)\u201d, explica Khoury. \u201cA fita \u00e9 uma representa\u00e7\u00e3o do que fazemos no laborat\u00f3rio. Eu pego cada ponto do spot do laser e vou empilhandoa polariza\u00e7\u00e3o. E, quando voc\u00ea d\u00e1 uma volta completa no feixe, isso forma algo an\u00e1logo \u00e0 fita de M\u00f6bius.\u201d<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Figura 1: Exemplos de polariza\u00e7\u00e3o de M\u00f6bius com uma (esquerda) e m\u00faltiplas (direita) tor\u00e7\u00f5es<\/p>\n\n\n\n

Segundo Khoury, o estudo e o envolvimento do laborat\u00f3rio da UFF nesse processo t\u00eam dois pontos fundamentais. O primeiro \u00e9 entender que essas estruturas de polariza\u00e7\u00e3o s\u00e3o an\u00e1logas a estados emaranhados na F\u00edsica Qu\u00e2ntica. \u201cO emaranhamento \u00e9 uma das coisas mais importantes para a F\u00edsica Qu\u00e2ntica, para o processamento e transmiss\u00e3o de informa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica. N\u00f3s, na pesquisa no laborat\u00f3rio da UFF, mostramos que essa estrutura\u00e7\u00e3o da polariza\u00e7\u00e3o do feixe do laser \u00e9 an\u00e1loga ao emaranhamento de estados qu\u00e2nticos da F\u00edsica Qu\u00e2ntica\u201d, afirma o cientista.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Figura 2: Padr\u00f5es de polariza\u00e7\u00e3o de M\u00f6bius para os harm\u00f4nicos de 7 a 13 em configura\u00e7\u00e3o colinear (esquerda) e n\u00e3o colinear (direita) dos feixes de entrada no g\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n

E, em segundo lugar, a pesquisa publicada em mar\u00e7o comprovou que essas estruturas de polariza\u00e7\u00e3o se transferem e se comunicam dentro de processos \u00f3pticos n\u00e3o-lineares. Essa luz em formato de fita de M\u00f6bius quando disparada sobre gazes nobres como arg\u00f4nio e ne\u00f4nio, ionizam os \u00e1tomos dos gases, gerando harm\u00f4nicos. Por exemplo, ao se projetar luz infravermelha esse processo gera luz violeta, um triplo da freq\u00fc\u00eancia inicialmente aplicada, que seria o terceiro harm\u00f4nico. \u201cQuando voc\u00ea gera v\u00e1rios harm\u00f4nicos, a maior parte est\u00e1 no ultravioleta e s\u00e3o cores que n\u00e3o enxergamos. Os harm\u00f4nicos come\u00e7am no vis\u00edvel e passam para o ultravioleta e ultravioleta extremo, indo at\u00e9 os chamados raios-x \u201cmoles\u201d (soft X-rays)\u201d, conta o cientista.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Figura 3: Esquema do experimento da Universit\u00e9 Paris-Saclay<\/p>\n\n\n\n

Experi\u00eancias com a realiza\u00e7\u00e3o de segundo harm\u00f4nico em cristais s\u00e3o freq\u00fcentes no laborat\u00f3rio da UFF que, ali\u00e1s, encantou o franc\u00eas Thierry Ruchon h\u00e1 cerca de dez anos, quando este fez seu p\u00f3s-doutorado na universidade brasileira e levou sua experi\u00eancia para a Fran\u00e7a. Mas o estudo em quest\u00e3o foi realizado no laborat\u00f3rio da Universidade de Paris-Saclay, cujos potentes lasers conseguem produzir harm\u00f4nicos \u00edmpares t\u00e3o altos quanto 51 a partir da luz inicial de proje\u00e7\u00e3o. \u201cO feixe original em infravermelho era projetado com a polariza\u00e7\u00e3o em fita de M\u00f6bius e as dezenas de harm\u00f4nicos carregavam a mesma estrutura de polariza\u00e7\u00e3o. \u00c9 um feito muito dif\u00edcil de produzir e de medir\u201d, diz Khoury.<\/p>\n\n\n\n

Os harm\u00f4nicos s\u00e3o tamb\u00e9m muito utilizados para a caracteriza\u00e7\u00e3o de materiais, avaliando como absorvem e refletem esses feixes para saber a composi\u00e7\u00e3o de suas estruturas e identificar a presen\u00e7a de \u201canisitropia\u201d nos materiais. Os \u00f3culos do cinema 3 D, por exemplo, t\u00eam propriedades estruturais anisotr\u00f3picas que bloqueiam ou permitem a passagem de luz em determinada polariza\u00e7\u00e3o, que gera o efeito da m\u00e1gica cinematogr\u00e1fica. \u201cE essas estruturas de polariza\u00e7\u00e3o que estudamos permitem caracteriza\u00e7\u00f5es mais completas de anisotropia dos materiais\u201d, diz Khoury. O estudo desse grupo de cientistas tamb\u00e9m abre agora caminho para manipula\u00e7\u00f5es mais refinadas e aplica\u00e7\u00f5es de feixes de luz contendo singularidades de polariza\u00e7\u00e3o de ordem fracion\u00e1ria, as quais s\u00e3o estudadas atrav\u00e9s do momento angular generalizado.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

T\u00e9cnica pode ajudar no desenvolvimento da computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica at\u00e9 a caracteriza\u00e7\u00e3o de materiais Roger Marzochi Os estudos sobre as propriedades da luz e sua intera\u00e7\u00e3o com a mat\u00e9ria foram fundamentais para o in\u00edcio da F\u00edsica Qu\u00e2ntica no fim do s\u00e9culo 19. E \u00e9 na luz que um grupo de cientistas brasileiros e estrangeiros tem focado […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":20845,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[124],"tags":[],"class_list":["post-20844","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-destaque-em-fisica"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/20844","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=20844"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/20844\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":20848,"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/20844\/revisions\/20848"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/media\/20845"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=20844"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=20844"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=20844"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}