Cientistas da Unicamp avan\u00e7am nos estudos de dois dos fen\u00f4menos mais incr\u00edveis da f\u00edsica qu\u00e2ntica.<\/p>\n\n\n\n
A ci\u00eancia n\u00e3o \u00e9 um or\u00e1culo m\u00edstico que a tudo v\u00ea, nem a palavra final em nenhum tema sobre o qual a sua lupa \u00e9 estendida. Novas descobertas levam a novas interpreta\u00e7\u00f5es da Natureza, amplificam o horizonte do conhecimento, e podem, inclusive, for\u00e7ar a revis\u00e3o de conclus\u00f5es bem estabelecidas e aceitas. \u00c9 dentro desse esp\u00edrito que os cientistas Marcelo Terra Cunha, do Instituto de Matem\u00e1tica, Estat\u00edstica e Computa\u00e7\u00e3o Cient\u00edfica da Universidade Estadual de Campinas (Imecc-Unicamp), e Rafael Rabelo, professor do Instituto de F\u00edsica Gleb Wataghin, da mesma institui\u00e7\u00e3o de ensino (IFGW-Unicamp), lideraram novas pesquisas que revelaram que a n\u00e3o-localidade e a contextualidade \u2013 dois fen\u00f4menos que n\u00e3o admitem explica\u00e7\u00e3o dentro de nenhuma teoria cl\u00e1ssica \u2013 podem ocorrer simultaneamente em sistemas qu\u00e2nticos, mas n\u00e3o de forma arbitr\u00e1ria, pois h\u00e1, em geral, limita\u00e7\u00f5es nas formas como tais fen\u00f4menos podem se manifestar. <\/p>\n\n\n\n
Ambos os pesquisadores ganharam ainda mais destaque internacional no ano passado quando, em parceria com outros cientistas, publicaram em janeiro o artigo \u201cSynchronous Observation of Bell Nonlocality and State-Dependent Contextuality<\/a>\u201d no peri\u00f3dico Physical Review Letters. O texto, destacado na publica\u00e7\u00e3o como \u201csugest\u00e3o do editor\u201d, refutou a ideia bem estabelecida de que os exemplos mais simples e conhecidos de n\u00e3o-localidade e contextualidade n\u00e3o poderiam ocorrer ao mesmo tempo. Esta ideia foi proposta pelos cientistas Pawel Kurzynski, Ad\u00e1n Cabello e Dagomir Kaszlikowski no artigo \u201cFundamental Monogamy Relation between Contextuality and Nonlocality<\/a>\u201d, publicado na Physical Review Letters em mar\u00e7o de 2014. Posteriormente, a pesquisadora Peng Xue, do Beijing Computational Research Center, na China, liderou um experimento que corroborou com os resultados do trio de cientistas, com achados publicados tamb\u00e9m na Physical Review Letters, no artigo “Realization of the Contextuality-Nonlocality Tradeoff with a Qubit-Qutrit Photon Pair<\/a>“. <\/p>\n\n\n\n Em linhas gerais, a n\u00e3o-localidade \u00e9 um fen\u00f4meno relacionado a fortes correla\u00e7\u00f5es entre medi\u00e7\u00f5es realizadas em sistemas qu\u00e2nticos compostos de duas ou mais partes, que podem se manter mesmo que cada uma das partes esteja muito distante das demais. Ela est\u00e1 na raiz de in\u00fameros debates fundamentais desde o surgimento da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica (como o proposto no c\u00e9lebre artigo de Einstein, Podolski, e Rosen), mas sua formula\u00e7\u00e3o precisa foi realizada por John Stewart Bell, em um artigo publicado em 1964. A contextualidade, por sua vez, foi formulada por Simon Kochen e Ernst Specker, em artigo publicado em 1967, al\u00e9m de ter sido investigada tamb\u00e9m por Bell, em meados dos anos 1960. Ao contr\u00e1rio da n\u00e3o-localidade, a contextualidade pode ser observada em um \u00fanico sistema, mas, assim como a primeira, est\u00e1 relacionada a fortes correla\u00e7\u00f5es entre medi\u00e7\u00f5es realizadas no sistema em quest\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n Revisitando o resultado negativo de Kurzysnki e colaboradores, os cientistas da Unicamp notaram que uma pequena modifica\u00e7\u00e3o em um dos conceitos adotados naquele trabalho poderia ter consequ\u00eancias enormes, permitindo o que, at\u00e9 ent\u00e3o, era entendido como imposs\u00edvel: a observa\u00e7\u00e3o simult\u00e2nea de n\u00e3o-localidade e contextualidade. Eles notaram tamb\u00e9m que o experimento realizado na d\u00e9cada anterior j\u00e1 poderia ter demonstrado este fato, com uma reinterpreta\u00e7\u00e3o dos dados, e entraram em contato com Peng Xue. A pesquisadora n\u00e3o apenas cedeu os dados do experimento anterior, mas, ao saber que eram insuficientes para provar a exist\u00eancia do novo fen\u00f4meno, se prontificou a realizar um novo experimento, a fim de fornecer um conjunto mais completo de dados. Em ambos os experimentos, Xue e sua equipe utilizaram um laser que, aplicado sobre um cristal especial, gerava pares de f\u00f3tons g\u00eameos, emaranhados, que ent\u00e3o passavam por uma s\u00e9rie de medi\u00e7\u00f5es. “Este trabalho em colabora\u00e7\u00e3o com a Profa. Xue mostrou que sim, \u00e9 poss\u00edvel que os exemplos mais simples de contextualidade e n\u00e3o localidade ocorram simultaneamente”, explica Terra Cunha.<\/p>\n\n\n\n Mas como a ci\u00eancia n\u00e3o para, os pesquisadores realizaram novos estudos, agora te\u00f3ricos, com a participa\u00e7\u00e3o dos pesquisadores Lucas Porto e Gabriel Ruffolo, ambos estudantes do Programa de P\u00f3s-Gradua\u00e7\u00e3o em F\u00edsica da Unicamp, e do cientista Pawel Kurzynski, que est\u00e1 supervisionando Gabriel em um est\u00e1gio de pesquisa na Pol\u00f4nia. O novo trabalho, intitulado \u201cTrade-off relations between Bell nonlocality and local Kochen\u2013Specker contextuality in generalized Bell scenarios<\/a>\u201d, foi publicado no dia 30 de agosto de 2024 no peri\u00f3dico de acesso livre New Journal of Physics.<\/p>\n\n\n\n No novo estudo, os cientistas aprofundam as investiga\u00e7\u00f5es sobre a ocorr\u00eancia simult\u00e2nea de n\u00e3o-localidade e contextualidade, e apontam casos em que a ocorr\u00eancia de um fen\u00f4meno limita a manifesta\u00e7\u00e3o do outro. \u201cAcho importante destacar o contexto desse artigo, porque de fato \u00e9 uma continua\u00e7\u00e3o da pesquisa publicada em 2023. A partir do momento que mostramos que a ocorr\u00eancia simult\u00e2nea era poss\u00edvel, n\u00f3s nos questionamos se era poss\u00edvel tamb\u00e9m ter muito de contextualidade e de n\u00e3o-localidade ao mesmo tempo. E, agora, mostramos que n\u00e3o. N\u00e3o \u00e9 um caso geral, mas para v\u00e1rias situa\u00e7\u00f5es de interesse, se voc\u00ea tiver muito de um, n\u00e3o pode ter muito do outro\u201d, explica Rabelo.<\/p>\n\n\n\n Pesquisas como esta podem ter aplica\u00e7\u00f5es nas chamadas tecnologias qu\u00e2nticas de segunda gera\u00e7\u00e3o. As ditas tecnologias qu\u00e2nticas de primeira gera\u00e7\u00e3o s\u00e3o aquelas nas quais sistemas qu\u00e2nticos s\u00e3o utilizados em hardware, mas os efeitos qu\u00e2nticos s\u00e3o, em geral, passivos. J\u00e1 nas tecnologias de segunda gera\u00e7\u00e3o, efeitos qu\u00e2nticos n\u00e3o s\u00e3o apenas aplicados, mas s\u00e3o diretamente manipulados e usados como recursos para diferentes tarefas.<\/p>\n\n\n\n A n\u00e3o-localidade, por exemplo, pode ser utilizada em sistemas de comunica\u00e7\u00e3o e criptografia, enquanto a contextualidade pode ser utilizada como recurso em alguns modelos de computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica. Entender como ambos podem estar presentes no mesmo sistema qu\u00e2ntico pode ser importante para o desenvolvimento de aplica\u00e7\u00f5es e tecnologias inovadoras, que podem precisar dos dois recursos.<\/p>\n\n\n\n Terra Cunha, que \u00e9 coordenador da Comiss\u00e3o de \u00c1rea pr\u00f3-tempore em Ci\u00eancia e Tecnologias da Informa\u00e7\u00e3o Qu\u00e2ntica (CTIQ) da Sociedade Brasileira de F\u00edsica (SBF), membro do Comit\u00ea Internacional e Coordenador do Dia Mundial Qu\u00e2ntico no Brasil, e membro do GT da SBF sobre o Ano Internacional da Ci\u00eancia e das Tecnologias Qu\u00e2nticas, acredita que o ano de 2025 ser\u00e1 muito importante para difundir a f\u00edsica qu\u00e2ntica para a sociedade, apesar de sua alta complexidade e car\u00e1ter contraintuitivo. <\/p>\n\n\n\n