Enxergando o gato de Schrödinger: O novo método revolucionário de imagens quânticas

Em um novo estudo, como gêmeos separados no nascimento e mais tarde reunidos, dois feixes de laser revelaram objetos invisíveis interligados em uma conexão quântica estranha.

Uma câmera convencional capta a luz que bate e volta a partir de um objeto. No experimento relatado na revista Nature, as partículas de luz, ou fótons, que nunca atingem um objeto são as que produzem a sua imagem – ou seja, imagens invisíveis!

O estudo

No novo experimento, os físicos entrelaçaram fótons em dois feixes separados de laser com comprimentos de onda e, consequentemente, cores diferentes: amarelo e vermelho.

Os dois feixes de laser são “entrelaçados” em termos de física quântica, ou seja, seus fótons compartilham as mesmas características, mesmo quando distantes. De um modo geral, alterar um significa altera o outro.

Diamantes são “entrelaçados” em processo quântico

A equipe passou os feixes através de estêncis de gatos pequenos e de um tridente, com de cerca três milímetros de altura cada. O raio amarelo viajou em uma linha separada, nunca alcançando os objetos. Além do mais, os desenhos foram projetados para ser invisíveis a luz amarela.

A escolha do gato é uma homenagem ao físico Erwin Schrödinger, que inventou o famoso paradoxo “gato de Schrödinger“, um experimento de pensamento em que um gato fictício está simultaneamente vivo e morto. Partículas subatômicas parecem se comportar dessa maneira peculiar, às vezes, ocupando muitos lugares ao mesmo tempo.

A luz vermelha passou primeiro pelos objetos, e depois os físicos emitiram os dois feixes de laser juntos, em ângulos retos e paralelos.

A luz vermelha foi então descartada, e a luz amarela se dirigiu para uma câmera. Lá, revelou uma imagem do objeto. Um negativo da imagem emergiu a partir da luz que tinha interferido com um ângulo reto.

“Os fenômenos surgem a partir da interferência dos fótons juntos”, disse Gabriela Barreto Lemos, do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica em Viena, Áustria, a principal autora do estudo. “Não é que os fótons vermelhos mudaram os amarelos, é que a mecânica quântica diz que eles têm para compartilhar comprimentos de onda que podemos detectar para ver uma imagem”.

Aplicações

A nova técnica pode permitir melhores imagens médicas ou chips de silício com litografia.

Telescópios quânticos podem produzir imagens em melhor resolução do que os atuais

Na medicina, por exemplo, os médicos podem sondar tecidos utilizando comprimentos de onda invisíveis de luz que não danificam as células, emaranhados com feixes de luz visível, para criar imagens claras dos tecidos.

Em particular, a abordagem da experiência poderia criar imagens em luz visível de objetos que normalmente só podem ser vistos sob luz infravermelha.

Embora a equipe já tenha um pedido de patente sobre a técnica, Lemos reconhece que as aplicações práticas podem levar mais um tempo de estudo. [NatGeo]

Fone:http://hypescience.com/entrelacamento-quantico-revela-objetos-invisiveis/?

O Que é Gato De Schrödinger?

Experimento de pensamento, por vezes considerado paradoxo, criado pelo físico austríaco Erwin Schrödinger, em 1935. Ele ilustra o que viu como o problema da interpretação de Copenhague da mecânica quântica aplicada aos objetos do cotidiano, resultando em contradição com o senso comum.

O cenário apresenta um gato que pode estar vivo ou morto, dependendo do anterior eventos aleatório. Embora o “experimento” original era imaginário, princípios similares são pesquisados e utilizados em aplicações práticas. O pensamento também é muitas vezes caracterizado em discussões teóricas das interpretações da mecânica quântica.

O Que é Gato De Schrödinger?

Origem e Motivação De Schrödinger

Schrödinger pretendia que a experiência de pensamento fosse discussão do paradoxo EPR – nomeado após seus autores Einstein, Podolsky e Rosen, em 1935. O artigo EPR destacou a natureza estranha do entrelaçamento quântico, característica de estado e combinação dos dois sistemas (por exemplo, duas partículas subatômicas).

A interpretação de Copenhague implica que o estado dos dois sistemas sofre colapso para nível definido. Schrödinger e Einstein trocaram cartas sobre o artigo EPR , no curso do qual Einstein apontou que o estado do instável barril de pólvora irá, após um tempo, conter superposição que explodi e detona.

Origem e Motivação De Schrödinger

Em princípio, Schrödinger descreve a transposição da superposição de um átomo para sistemas de larga escala. Ele propôs cenário com o gato em uma caixa selada, na qual a vida do felino, ou morte, dependia do estado da partícula subatômica.

De acordo com Schrödinger, a interpretação de Copenhague implica que o gato permanece vivo e morto (ao universo fora da caixa), até que ela seja aberta. Schrödinger não desejava promover a ideia de animais mortos-vivos como possibilidade séria, muito pelo contrário, o paradoxo está no clássico “reductio ad absurdum” (redução ao impossível, em latim).

A experiência de pensamento ilustra mecânica quântica e matemática como necessárias para descrever estados quânticos. Pretende ser crítica direta à interpretação de Copenhague (a predominante ortodoxia em 1935).

Experimento de pensamento de Schrödinger continua a trazer interpretações da mecânica quântica. Os físicos usam com frequência a forma como cada interpretação lida com o gato de Schrödinger, ilustrando e comparando as características particulares, pontos fortes e fracos em cada pensamento interpretativo.

Experiência Do Pensamento Schrödinger

A famosa experiência de Schrödinger coloca a questão: Quando o sistema quântico deixar de existir como superposição de estados e se tornar outro?

Ou seja, a parada real do estado quântico tem combinação linear de estados, cada um dos quais se assemelha de diferentes níveis clássicos, em vez de começar a ter única descrição clássica?

Se o gato sobrevive tem lembrança apenas de estar vivo. Explicações das experiências EPR são consistentes conforme exigência do padrão de mecânica quântica microscópica dos objetos macroscópicos, nem sempre com únicas descrições clássicas.

O experimento de pensamento ilustra este aparente paradoxo. A intuição diz que nenhum observador pode estar em mistura de estados, ainda o gato aparece a partir do experimento do raciocínio.

Einstein e Gato De Schrödinger

O gato é necessário para ser um observador, ou à existência em estado bem definido o único modelo clássico exige outro observador externo? Cada alternativa pareceu absurda para Albert Einstein, que ficou impressionado com a habilidade do experimento mental para destacar as questões. Em uma carta datada a Schrödinger em 1950 ele escreveu:

“Você é o único físico contemporâneo, além de Laue, que enxerga a não possibilidade de obter resultado em torno da suposição do real. A maioria deles simplesmente não vê que tipo de jogo arriscado está jogando com a realidade, como algo independente do que está estabelecido de maneira experimental. A interpretação é refutada de maneira elegante pelo sistema de átomo radioativo + amplificador + carga de pólvora + gato em uma caixa, com função sistemática contendo felino vivo e explodido em pedaços. Ninguém duvida que presença ou ausência do animal seja independente do ato de observação”.

A carga de pólvora não é mencionada na configuração de Schrödinger, que usa contador Geiger como amplificador e veneno cianídrico em vez de pólvora – mencionada na sugestão original de Einstein para Schrödinger, quinze anos antes. De maneira aparente, Einstein levou para frente a presente discussão.

Interpretações Do Experimento

Desde o tempo de Schrödinger, outras interpretações da mecânica quântica são propostas com respostas diferentes às questões colocadas pelo gato de Schrödinger.

Interpretação de Copenhague: Mais aceita da mecânica quântica. Consiste em sistema que deixa de ser superposição de estados quando a observação acontece. Esta experiência faz com que o fato evidente da natureza de medida não seja definido por interpretação. A experiência pode ser interpretada como significando que, enquanto a caixa é fechada, o sistema simultâneo existe em superposição dos estados.

No entanto, um dos principais cientistas associados com a Interpretação de Copenhague, Niels Bohr, nunca teve em mente o colapso observador induzido da função de onda, de modo que o gato de Schrödinger não represente qualquer enigma.

O gato seria morto ou vivo em tempo antes da caixa ser aberta por observador consciente. Análise de experiência real verificou a medida isolada (por exemplo, contador de Geiger) suficiente para recolher a função de onda antes que haja qualquer observação consciente da medida.

Visão de que a “observação” é tomada quando partícula do núcleo atinge o detector pode ser desenvolvido em colapso de teorias objetivas. A experiência de pensamento requer “observação inconsciente” por detector de modo à ampliação ocorrer. Em contraste, muitos mundos negam o colapso.

Interpretação De Mundos e Histórias Consistentes

A mecânica quântica “gato de Schrödinger” representa paradoxo de acordo com a interpretação de muitos mundos. No planeta interpretativo, cada evento consiste em ponto de ramificação. O gato está vivo e morto, independente da caixa estar aberta, mas os felinos “vivo” e “morto” estão em diferentes ramos do universo, igualmente reais, embora não possam interagir uns com os outros.

Em 1957, Hugh Everett formulou a interpretação de muitos mundos da mecânica quântica. Na interpretação, ambos os estados vivos e mortos do gato persistem após a caixa ser aberta.

Interpretação Ensemble: O vetor de estado não se aplicaria a experimentos nos gatos individuais, mas apenas às estatísticas de experimentos preparados de forma semelhante. Este ato interpretativo serve para descartar a ideia de único sistema físico em mecânica quântica com descrição matemática que corresponde de qualquer maneira.

Artigo Escrito por Renato Duarte Plantier