A sabedoria da física antiga pode ficar comicamente simples. Tomemos, por exemplo, a ideia de que maior é geralmente melhor para observatórios científicos complexos. Mas há outro que os pesquisadores, sem saber, encostarem, apesar de sua impressionante taxa de sucesso: quando uma regra não pode ser quebrada, não lute. Basta dar a volta.
Em um Avanços científicos Artigo publicado hoje, os físicos fizeram exatamente isso. Os pesquisadores encontraram uma maneira de evitar o princípio da incerteza de Heisenberg – uma regra monumental que dita a elogios de partículas quânticas – chegar a uma “zona de goldilocks” para a incerteza que permite que os cientistas extraem apenas as informações mais relevantes de um sistema quântico. Essa abordagem prática pode beneficiar bastante os avanços futuros na detecção quântica para navegação, medicina ou astronomia, segundo os pesquisadores.
“Nós realmente exploramos esse conceito de mover a incerteza,” Christophe Valahuo principal autor do estudo e físico da Universidade de Sydney, na Austrália, disse ao Gizmodo durante uma vídeo chamada.
Se uma partícula estivesse em um governante, a nova abordagem não estaria medindo sua localização ou momento exato, explicou Valahu. Em vez disso, a idéia é medir algo chamado de posição e momento modular da partícula, que são “variáveis diferentes que fornecem muito o mesmo tipo de informação”, disse ele.
Contornando Heisenberg
O princípio da incerteza de Heisenberg, introduzido pelo físico homônimo em 1927, determina que é impossível travar com precisão as duas métricas – localização e momento – ao mesmo tempo. Simplificando, há uma troca entre os dois que surge como um comportamento basic das medições na mecânica quântica.
A nova abordagem essencialmente “redistribui a incerteza de uma maneira que nos beneficia”, disse Valahu. Ele sacrifica as informações de “maior escala international”-a posição e o momento da partícula-para uma imagem mais nítida de pequenas mudanças na posição e momento de uma partícula. As últimas informações seriam muito mais relevantes para a detecção quântica, que depende das regras mecânicas quânticas para detectar e rastrear pequenos sinais.
Um casamento quântico
Para validar essa idéia, a equipe recrutou especialistas em computação quântica para desenvolver um protocolo com base em sua abordagem e um Artigo de 2017 descrevendo uma estratégia semelhante. No last, os pesquisadores chegaram a um “sistema quântico de engenharia” inspirado em sensor a quântica e computação quântica, de acordo com Valahu.
“A computação quântica e a detecção quântica são dois lados da mesma moeda”, disse Valahu. “Um deles está tentando eliminar o ruído; o outro está tentando medir o ruído ou um sinal. Em teoria, melhor você poderá medir o sinal, melhor você poderá corrigir o ruído também. Então eles geralmente trabalham de mãos dadas.”
Especificamente, eles queriam ver se a nova técnica de detecção poderia ajudar os pesquisadores a distinguir pequenos sinais entre o ruído indutor de erro em um computador quântico. Para seu deleite, eles mediram com sucesso a posição modular e o momento de um íon preso dentro do computador quântico.
“É uma maneira muito fundamentalmente diferente de olhar para a detecção quântica-usar o que tradicionalmente eram códigos de correção de erros quânticos agora para detecção quântica”, disse Valahu. “Achamos que essa é uma tecnologia de habilitação [that may] gerar mais tecnologias metrológicas [and transform] Como fazemos a detecção atual. Por “tecnologias metrológicas”, Valahu está se referindo ao estudo científico da medição e às várias ferramentas usadas para fazer medições precisas.
A literatura sobre tecnologia quântica está crescendo em velocidades surpreendentes. É um ótimo momento para explorar como diferentes campos podem se unir para criar soluções inovadoras, disse Valahu. Muitas oportunidades estão aparecendo, e é difícil se concentrar em uma única – mas há pouca dúvida que estamos vivendo em um momento emocionante para todas as coisas quânticas.
