Prémio Nobel da Física de 2022
Alain Aspect, John Clauser e Anton Zeilinger (Fotos: École Polytechnique Université Paris-Saclay, Peter Lyons e Jaqueline Godany/Wikimedia Commons – jornal.usp.br)
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O Prémio Nobel da Física 2022 foi atribuído a Allain Aspect, da Université Paris-Saclay e da École Polytechnique (em França), a John Clauster, da John Francis Clauser & Associates (nos Estados Unidos da América) e a Anton Zeilinger, da Universidade de Viena (na Áustria), “pelas experiências com fotões entrelaçados, estabelecendo a violação das desigualdades de Bell e sendo pioneiros na ciência da informação quântica”.
Alain Aspect, John Clauser e Anton Zeilinger realizaram, cada um no âmbito da sua actividade científica, experiências inovadoras utilizando estados quânticos enredados, onde duas partículas se comportam como uma única unidade, mesmo quando estão separadas. Os seus resultados abriram o caminho para novas tecnologias baseadas em informação quântica.
Os efeitos inefáveis da mecânica quântica estão a começar a encontrar aplicações. Existe, agora, um grande campo de investigação que inclui computadores quânticos, redes quânticas e comunicações quânticas encriptadas seguras.
Um factor chave neste desenvolvimento é o de saber como a mecânica quântica permite a existência de duas ou mais partículas no denominado estado entrelaçado. O que acontece a uma das partículas de um par entrelaçado determina o que acontece à outra partícula, mesmo que estejam muito afastadas.
Durante muito tempo, a questão era se a correlação se devia ao facto de as partículas de um par entrelaçado conterem variáveis escondidas, instruções que lhes diziam qual o resultado que deveriam dar numa experiência. Na década de 1960, John Stewart Bell desenvolveu a desigualdade matemática que tem o seu nome. Isto afirma que se houver variáveis ocultas, a correlação entre os resultados de um grande número de medições nunca excederá um determinado valor. Contudo, a mecânica quântica prevê que um determinado tipo de experiência violará a desigualdade de Bell, resultando assim numa correlação mais forte do que seria possível de outra forma.
John Clauser desenvolveu as ideias de John Bell, conduzindo a uma experiência prática. Quando ele fez as medições, elas apoiaram a mecânica quântica, violando claramente uma desigualdade de Bell. Isto significa que a mecânica quântica não pode ser substituída por uma teoria que utiliza variáveis ocultas.
Algumas brechas permaneceram após a experiência de John Clauser. Alain Aspect desenvolveu a configuração, utilizando-a de uma forma que fechou uma importante lacuna. Ele foi capaz de mudar as definições de medição depois de um par entrelaçado ter deixado a sua fonte, pelo que a definição que existia quando foram emitidas não podia afectar o resultado.
Usando ferramentas refinadas e longas séries de experiências, Anton Zeilinger começou a usar estados quânticos entrelaçados. Entre outras coisas, o seu grupo de investigação demonstrou um fenómeno chamado teletransporte quântico, que torna possível mover um estado quântico de uma partícula para outra à distância.
“Tem-se tornado cada vez mais claro que está a surgir um novo tipo de tecnologia quântica. Podemos ver que o trabalho dos laureados com estados entrelaçados é de grande importância, mesmo para além das questões fundamentais sobre a interpretação da mecânica quântica”, diz Anders Irbäck, presidente do Comité Nobel da Física.
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(*) Este artigo foi escrito com base na informação disponibilizada pelo Comité Nobel e, como habitualmente, no âmbito do programa “Cultura, Ciência e Tecnologia na Imprensa”, promovido pela Associação Portuguesa de Imprensa.
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10/11/2022
