Físicos descobrem membros da família do gato de Schrodinger

Com informações da UQ - 30/07/2019

Gatos quânticos podem estar muito mais do que mortos ou vivos: eles têm infinitas possibilidades de existência.
[Imagem: Lewis Howard/UQ]

Hipercubos

Tem sido dito que a internet existe principalmente para mostrar vídeos de gatos interagindo com caixas, e a quantidade desses vídeos e sua audiência parecem corroborar fortemente essa teoria.

E esse domínio agora deve se estender porque uma equipe internacional de físicos ampliou o universo dos gatos e das caixas para o reino quântico.

Usando caixas multidimensionais, chamadas hipercubos, eles descobriram que o famoso gato morto-vivo de Schrodinger é apenas um de uma família infinita de estados quânticos.

Um hipercubo é uma figura geométrica n-dimensional análoga do quadrado, que tem duas dimensões (n=2), e do cubo, que tem três dimensões (n=3).

"Nós descobrimos que, conforme os hipercubos se tornam maiores, eles geram estados semelhantes ao gato de Schrodinger com características cada vez mais refinadas no espaço de fase, tornando-os mais poderosos para aplicações quânticas," contou Lewis Howard, da Universidade de Queensland, na Austrália.

Criar esses estados de hipercubo - neste caso, usando partículas únicas de luz e um minúsculo cilindro mecânico - é um ingrediente importante nas tecnologias quânticas.

As superposições quânticas se multiplicam seguindo as n-dimensionalidades do hipercubo.
[Imagem: 10.1103/PhysRevLett.123.020402]

Gatos quânticos

"O estado Gato de Schrodinger, descoberto em 1935, é uma superposição quântica de dois estados, normalmente chamados de 'morto' e 'vivo'. Em 2001, descobriu-se um parente do gato, o estado da bússola, que é composto de uma superposição de quatro diferentes estados quânticos dispostos em forma de bússola," detalhou Howard.

A equipe descobriu agora que o gato e o estado da bússola são apenas os dois membros menores de uma família infinitamente grande de estados hipercubo. Na verdade, os estados de hipercubo consistem em múltiplas superposições quânticas que mapeiam os cantos dos cubos multidimensionais.

"Nós descobrimos esses estados quânticos de hipercubo por acidente enquanto experimentávamos métodos para criar estados quânticos que poderiam ser úteis em sensores quânticos," conta o professor Martin Ringbauer, da Universidade de Innsbruck, na Áustria.

Não por acaso, esses estados quânticos recém-descobertos poderão ser usados em futuras tecnologias, elevando ainda mais a precisão dos sensores quânticos, os mais sensíveis que se conhece.

"Quando usamos uma régua para medir uma distância, a menor distância que pode ser medida depende da graduação da régua," explica o pesquisador Till Weinhold, membro da equipe. "Normalmente, a mecânica quântica nos diz que não é possível melhorar mais e mais a graduação da régua. Os estados hipercubo contornam esse limite usando interferência quântica para criar características muito menores do que seriam possíveis. Esses estados nos permitem explorar propriedades quânticas para medir em escalas muito abaixo do que é classicamente possível."

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