{"id":24186,"date":"2024-09-19T11:29:24","date_gmt":"2024-09-19T14:29:24","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/?p=24186"},"modified":"2024-09-19T11:29:25","modified_gmt":"2024-09-19T14:29:25","slug":"pesquisa-explora-os-fundamentos-da-mecanica-estatistica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/pesquisa-explora-os-fundamentos-da-mecanica-estatistica\/","title":{"rendered":"Pesquisa explora os fundamentos da mec\u00e2nica estat\u00edstica"},"content":{"rendered":"\n

O professor Pedro S. Correia, da Universidade Estadual de Santa Cruz (UESC), em Ilh\u00e9us-BA, realizou uma pesquisa que contribui para uma compreens\u00e3o mais profunda e detalhada dos sistemas qu\u00e2nticos complexos, oferecendo novas abordagens para a descri\u00e7\u00e3o desses sistemas. Seus resultados foram publicados no artigo \u201c<\/em>Canonical Typicality under General Quantum Channels<\/a>\u201d<\/em> na revista Physical Review Letters (PRL),<\/em> no dia 7 de agosto, fruto de uma colabora\u00e7\u00e3o com os pesquisadores Gabriel Dias Carvalho (UPE), Thiago R. de Oliveira (UFF), Raul Vallejos (CBPF) e Fernando de Melo (CBPF).<\/p>\n\n\n\n

A pesquisa oferece novas perspectivas te\u00f3ricas para a mec\u00e2nica estat\u00edstica qu\u00e2ntica e sua interse\u00e7\u00e3o com a informa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, abrindo caminho para uma compreens\u00e3o mais completa dos sistemas qu\u00e2nticos de muitos corpos. \u201cUm dos pontos-chave do nosso trabalho foi aplicar ferramentas da informa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, j\u00e1 bem desenvolvidas, a contextos ainda pouco explorados na termodin\u00e2mica e mec\u00e2nica estat\u00edstica qu\u00e2ntica\u201d, explica Pedro, de 32 anos. Nascido em Vit\u00f3ria da Conquista (BA), Pedro se formou em Licenciatura em F\u00edsica pela Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), na sua cidade natal, e obteve o mestrado e doutorado no Centro Brasileiro de Pesquisas F\u00edsicas (CBPF).<\/p>\n\n\n

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\"Professor
Professor Pedro S. Correia, da Universidade Estadual de Santa Cruz (UESC).<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Para buscar compreender a pesquisa \u00e9 necess\u00e1rio discutir a no\u00e7\u00e3o de subsistema<\/strong>. Na f\u00edsica, o conceito de subsistema \u00e9 essencial quando queremos descrever partes menores de um sistema maior. \u201cTradicionalmente, essa divis\u00e3o \u00e9 bastante clara: o subsistema \u00e9 a por\u00e7\u00e3o do sistema global que queremos estudar, enquanto o ambiente inclui o resto que est\u00e1 al\u00e9m do nosso alcance ou controle. Por exemplo, uma caneca de caf\u00e9 esquecida em cima da mesa de sua sala. A caneca \u00e9 o subsistema, e suas propriedades termodin\u00e2micas s\u00e3o condicionadas diretamente da temperatura da sala, que \u00e9 o ambiente\u201d, explica o cientista. No entanto, Correia e seus colaboradores mostraram que essa divis\u00e3o tradicional nem sempre \u00e9 suficiente para capturar as complexidades de sistemas qu\u00e2nticos de muitos corpos, especialmente quando h\u00e1 v\u00e1rias maneiras de acessar a informa\u00e7\u00e3o desses sistemas, como no caso de part\u00edculas fortemente correlacionadas ou detec\u00e7\u00f5es imperfeitas. Para lidar com essas situa\u00e7\u00f5es, os pesquisadores aplicaram o conceito de subsistemas generalizados<\/strong>.<\/p>\n\n\n

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\"Representa\u00e7\u00e3o
Representa\u00e7\u00e3o esquem\u00e1tica de subsistemas generalizados. Para um mesmo estado global (\u00e1tomos em azul), podem ser definidos diferentes subsistemas generalizados (\u00e1tomos em vermelho), cada um descrito por um canal qu\u00e2ntico associado.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Do ponto de vista da informa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica, os autores definem os subsistemas generalizados a partir de canais qu\u00e2nticos. \u201cDe forma simples, canais qu\u00e2nticos s\u00e3o mapas que descrevem como a informa\u00e7\u00e3o de um estado qu\u00e2ntico global \u00e9 convertida em um estado que representa apenas a informa\u00e7\u00e3o acess\u00edvel ou relevante\u201d, diz Correia. Essa abordagem \u00e9 especialmente \u00fatil para medi\u00e7\u00f5es em sistemas qu\u00e2nticos complexos, onde a divis\u00e3o r\u00edgida entre subsistema e ambiente n\u00e3o \u00e9 clara ou aplic\u00e1vel. \u201cEm experimentos com redes \u00f3ticas, por exemplo, tem-se muitos \u00e1tomos aprisionados muito pr\u00f3ximos uns dos outros. Se o detector n\u00e3o tiver resolu\u00e7\u00e3o suficiente para distinguir dois \u00e1tomos vizinhos, n\u00e3o \u00e9 poss\u00edvel medir cada \u00e1tomo individualmente. Nesse caso, faz-se medi\u00e7\u00f5es globais em blocos de \u00e1tomos, e esse bloco se torna o que chamamos de subsistema generalizado. O que vemos como um \u2018\u00e1tomo efetivo\u2019 \u00e9, na verdade, uma combina\u00e7\u00e3o do sinal de muitos \u00e1tomos, cujas informa\u00e7\u00f5es s\u00e3o agregadas pela medi\u00e7\u00e3o.\u201d Esse exemplo ilustra como os canais qu\u00e2nticos permitem uma descri\u00e7\u00e3o mais pr\u00e1tica e flex\u00edvel de subsistemas generalizados em sistemas qu\u00e2nticos complexos.<\/p>\n\n\n\n

E ent\u00e3o, a partir da ideia de subsistemas generalizados, os pesquisadores estenderam a no\u00e7\u00e3o de tipicalidade can\u00f4nica, que \u00e9 a principal aplica\u00e7\u00e3o do trabalho. Correia explica que \u201ca tipicalidade can\u00f4nica diz que, em sistemas globais grandes o suficiente, o comportamento de um subsistema tende a se aproximar de um comportamento \u2018t\u00edpico\u2019, ou seja, t\u00e9rmico, conforme previsto pelos ensembles da mec\u00e2nica estat\u00edstica\u201d.<\/p>\n\n\n\n

No entanto, Correia e os colaboradores ampliaram essa ideia fundamental para incluir os subsistemas generalizados descritos por canais qu\u00e2nticos. \u201cGeneralizamos o conceito de ensembles tradicionais de modo a incluir subsistemas que n\u00e3o seguem a separa\u00e7\u00e3o clara entre subsistema e ambiente,\u201d explica Correia. Isso significa que, mesmo em sistemas onde essa divis\u00e3o n\u00e3o \u00e9 clara, ainda se pode pensar em descrever o comportamento \u201ct\u00e9rmico\u201d dos subsistemas. O conceito de subsistemas generalizados abre, assim, novas possibilidades para o desenvolvimento de uma mec\u00e2nica estat\u00edstica mais abrangente e adaptada a sistemas qu\u00e2nticos complexos.<\/p>\n\n\n\n

Um ingrediente crucial na generaliza\u00e7\u00e3o da tipicalidade can\u00f4nica \u00e9 o papel da entropia associada aos canais qu\u00e2nticos: \u201cNa abordagem tradicional, o emaranhamento entre o sistema e o ambiente era o principal fator para o comportamento t\u00edpico. Com os subsistemas generalizados a tipicalidade \u00e9 associada agora \u00e0 entropia do canal qu\u00e2ntico que descreve o subsistema generalizado. Quanto maior a entropia do canal, mais informa\u00e7\u00f5es s\u00e3o descartadas, fazendo com que o subsistema generalizado tenda a exibir um comportamento \u2018t\u00e9rmico\u2019\u201d, diz Correia. Essa abordagem vai al\u00e9m das aplica\u00e7\u00f5es tradicionais da tipicalidade can\u00f4nica, ao permitir uma generaliza\u00e7\u00e3o para subsistemas mais complexos e menos bem definidos, algo que n\u00e3o era poss\u00edvel com as abordagens convencionais. Tal generaliza\u00e7\u00e3o n\u00e3o apenas mant\u00e9m a robustez da tipicalidade can\u00f4nica, como a amplia, permitindo que seja aplicada em sistemas qu\u00e2nticos muito mais complexos, com intera\u00e7\u00f5es e medi\u00e7\u00f5es mais sutis.<\/p>\n\n\n\n

Com sua publica\u00e7\u00e3o na PRL, Correia demonstra que a UESC, em Ilh\u00e9us \u2014 terra de Jorge Amado e famosa pela excel\u00eancia na produ\u00e7\u00e3o de cacau \u2014, tamb\u00e9m se faz f\u00edsica de ponta. A sua pesquisa contribui tanto para o avan\u00e7o do conhecimento te\u00f3rico, em dire\u00e7\u00e3o a uma mec\u00e2nica estat\u00edstica generalizada, como tamb\u00e9m lan\u00e7a a bases para futuras aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas que podem revolucionar a forma como interagimos com o mundo qu\u00e2ntico.<\/p>\n\n\n\n

(Colaborou Roger Marzochi)<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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