Pesquisadores da ETH Zurich produziram um ressonador mecânico no qual
Para explicar a mecânica quântica, o austríacoo físico Erwin Schrödinger criou um experimento mental. Ele colocou o gato em uma caixa de metal trancada com uma substância radioativa, um contador Geiger e um frasco de ácido cianídrico. Em um determinado período de tempo, um átomo de uma substância pode decair com uma certa probabilidade. Isso ativa o contador Geiger e aciona um mecanismo que quebra o frasco de veneno. Como resultado, o gato morre.
Porque o observador externo não sabese o átomo decaiu, ele também não sabe se o gato está vivo ou morto. Segundo a mecânica quântica, neste momento o gato deveria estar em estado de superposição: está vivo e morto. Até agora, os cientistas imitaram esse experimento no nível micro: eles usaram átomos ou moléculas em estados de superposição da mecânica quântica.
Em seu estudo, os físicos suíços criaramum sistema no qual as vibrações em um cristal atuam como um gato, e uma camada de material piezoelétrico supercondutor atua como uma cápsula com veneno. Ele cria um campo elétrico quando o cristal muda de forma enquanto vibra. Em tal sistema, a superposição de um qubit pode ser transferida para o cristal, como resultado das vibrações nele observadas em duas direções simultaneamente.
Esquema de experimento:as vibrações dentro do cristal e do substrato supercondutor imitam um gato e um átomo de uma substância radioativa ligada a uma cápsula de veneno do experimento mental de Schrödinger. Imagem: Yiwen Chu, ETH Zurich
Para que os estados vibracionais correspondam"Gato de Schrödinger", é importante que sejam macroscopicamente distinguíveis, explicam os cientistas. Isso significa que a distância entre os estados ascendente e descendente deve ser maior do que quaisquer flutuações térmicas ou quânticas dos átomos dentro do cristal.
Os pesquisadores mediram o espaçoseparação de dois estados usando um qubit supercondutor. Acabou sendo grande o suficiente para distinguir claramente os estados. “Ao colocar os dois estados vibracionais do cristal em superposição, na verdade criamos um gato de Schrödinger de 16 μg”, diz Ewen Chu, professor da ETH Zurich.
Os pesquisadores observam que os resultadosexperimentos não têm apenas significado teórico, mas também prático. Por exemplo, as informações quânticas armazenadas em qubits podem se tornar mais confiáveis usando os estados do gato de Schrödinger, que consistem em um grande número de átomos em um cristal, em vez de depender de átomos ou íons individuais, como é feito atualmente. Além disso, a sensibilidade de objetos massivos em estados de superposição ao ruído externo pode ser usada para medir com precisão pequenas perturbações, como ondas gravitacionais ou partículas de matéria escura.
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Na capa: ilustração artística do gato de Schrödinger. Imagem: Yiwen Chu, ETH Zurique