Ruído quântico, crédito IOP – Institute Of Physics, Reino Unido.
Em Mecânica estatística, um ensemble é um conjunto de vários sistemas que, apesar de suas condições iniciais diferentes, são idênticos a um sistema estatisticamente considerado. Por exemplo, em Mecânica Quântica, um ensemble puro é aquele onde todos os sistemas intrínsecos são caracterizados por um mesmo estado, isto é, por um mesmo ket. Ou seja, um ensemble estatístico é constituído pelo conjunto de estados microscópicos aos quais se associam determinados pesos probabilísticos.
Em baixo, na figura, uma analogia do mundo do dia-a-dia:
Desordem incremental , termodinâmica, Física Clássica do muito grande.
O que significa este conceito deveras estranho e bizarro do emaranhamento quântico?
Significa que 2 partículas estão interligadas de forma oposta, têm spins opostos (Up, Down), por exemplo. Chama-se a isso estados opostos.
Mas se o sistema que as liga, sem limites de distância, for o mesmo, estão num sistema emaranhado. Diz-se então, como neste caso que vamos descrever, estarmos na presença dum sistema com dois ensembles emaranhados.
Estranho? Muito, mas há ainda muito mais estranho: a informação é transportada entre essas 2 partículas instantaneamente, portanto mais depressa do que a luz ou, se quiserem, mais rápida inclusive do que a formulação dum pensamento. Por Instantâneo entenda-se sem tempo, a tempo zero vírgula sempre zero.
Isso consegue-se obter, este estado de emaranhamento, com recurso a temperaturas ultra baixas, para se obter uma condutividade limpa entre as 2 partículas. Usa-se uma fibra óptica ultracongelada para manter, com extrema dificuldade, essa ligação à distância. A mínima perturbação colapsa essa função-onda e todo o sistema perde a sua coerência.
De facto tudo regressa ao estado normal da matéria normal do dia-a-dia. Por estranho que pareça vivemos um dia a dia que se chama não coerência, ou de-coerência, em Física de Partículas.
Ora atentemos num detalhe precioso: esse colapso pela observação é uma Causa, e o emaranhamento todo em si é uma Causa, não é um Efeito.
Isso implica que todos os disparates que se espalham na Internet sobre consciência das partículas ou cura quântica são isso mesmo, um disparate.
Não se teletransportam dados fazendo força com a cabeça ou a entoar cânticos, isso de facto não funciona. Até porque o teletransporte de dados funciona acima da velocidade da luz; é, como o descrevemos, instantâneo.
Se acharem isto tudo muito bizarro é porque é muito bizarro, até o grande Einstein não acreditava isto ser possível e chamou-lhe “spooky action at a distance,” ou, numa tradução livre, “acção fantasmagórica dada uma distância.”
Nesta experiência, os Físicos conseguiram manter dois ensembles de átomos de Rubidium emaranhados durante 100 mili-segundos, o tempo em que a luz percorre cerca de 30 quilómetros.
A distância estabelecida entre os 2 ensembles foi de 150 metros.
Muito pouco tempo e ainda a relativa curta distância,o que atesta das dificuldades de manipulação dum sistema emaranhado.
Quando este sistema colapsa, o estado da partícula observada altera-se, e esta passa a (a partícula A) de spin up para spin Down.
E a partícula B muda também, de Down para Up.
Isso são 2 estados, ou 2 entidades, a que se atribui o valor de zero e o de um. É aí que a linguagem binária dos computadores normais entra.
0= Falso
1= Verdadeiro.
Se codificar uma frase em código binário, por exemplo “ Este computador onde leio é binário” fica:
1001001100100000010001010111001101110100011001010010000001100011011011110110110101110000011101010
1110100011000010110010001101111011100100010000001101111011011100110010001100101001000000110110001
1001010110100101101111001000001110100100100000011000100110100101101110111000010111001001101001011
01111
E só com zeros e uns escrevi essa frase, sem aspas.
Verifiquem neste conversor de binário para ASCII
Imaginem agora o que seria transportar a informação toda contida no Universo em menos de 19 segundos?
Francamente não consigo imaginar isso, mas é o que a matemática nos diz ser possível de fazer.
Onde estamos neste desenvolvimento? E como conseguiram os cientistas do MIT obter este avanço?
Numa capacidade reduzida a fazer 2 operações simples e de as transmitir com margem de erro de 14% a cerca de 150 metros.
Mas já é possível transmitir esses dados entre sistemas de átomos usando um complexo sistema dum feixe de luz que apenas atinge de facto um fotão, e todos os dados fundamentais das ensembles de átomos já podem ser teletransportados.
Reforço um detalhe crucial, são os dados que são transportados, não os átomos, apenas a informação relativa aos seus estados, por exemplo se rodam para a esquerda ou para a direita.
De facto, de 6 (ou 3 pares) de estados diferentes, como se vê na imagem abaixo:
|<Up; Down> | <Left; Right> | <Negative; Positive> |
|<Up; Down> | <Left; Right> | <Negative; Positive> |
Isso pode estabelecer o esqueleto da futura internet, com base em routers, com capacidade de transmissão de 30 quilómetros, e com a possibilidade caso se quisesse, de se ter um sistema de nódulos normal (servidores e lacetes locais) como back-up do sistema de computação de emaranhamento quântico.
Um super sistema ultra rápido que poderia depois ser confirmado por um sistema normal para os dados mais sensíveis.
Pelo menos para transmissão de informação já previamente confirmada pode ser muito útil. Por exemplo na migração de bases de dados, algo ainda difícil e sempre sujeito, por natureza, a contratempos na computação de hoje.
É célebre o convite de casamento do dono duma empresa muito importante; ele endereçava o convite para o casamento da sua filha para daí a 3 meses, Domingo bem cedo pela manhã, caso o patife do noivo, grande engenheiro informático, conseguisse entregar o novo sistema da empresa do seu futuro sogro nessa data, e em pleno funcionamento!
Por outras palavras, a computação quântica permitirá passarmos esta fase da idade da pedra (petra-oil) de carbono da computação para a idade da informação plena. Rica de conteúdo e forte de alcance. Rich and Reachness, em simultâneo.
No MIT constroem-se os routers do futuro.
A configuração da experiência de teletransporte quântico entre dois conjuntos remotos atómicos está descrita nesta imagem:
Podem ler o paper científico aqui.
8 comentários
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Muito obrigada professor! Sou uma Nerd assumida, tive poucas chances de estudar estas matérias durante minha vida, mas tenho muito interesse em aprender e agora as chances apareceram. Adorei a explicação!
Achei um ato de herói pelo invertor teleportation e também pelo vídeo que vir mulher salvando a vida de outra pessoa queria te o prazer de usa teleportation um dia não sou nada + queria ter o privilégio de ajuda muitas pessoa aqui aonde eu moro no país Brasil cidade fortaleza-ceará
Este assunto é muito complicado para os meus conhecimentos. Mas considero-o fascinante.
Gostava de o compreender melhor, mas já é demasiado tarde.
Cumprimentos e um abraço.
Olá Graciete Fernandes, o emaranhamento é tão difícil que os Físicos não o conseguem também entender. Mas, tal como a Graciete ficam fascinados pelas suas possibilidades futuras.
Como se sabe, uma comunicação, um telefonema para Marte demoria cerca de 12 minutos a lá chegar daqui da Terra.
E demora a resposta de quem estiver em Marte, outros 12 minutos a voltar.
24 minutos só para se perguntar “Olá como está?” e responder “Bem Obrigada.”
Imagine o que seria enviar, sem intervalo de tempo, daqui para Marte toda a informação necessária e actualizada para apoiar uma missão humana que lá estivesse.
É como usar um interruptor da luz para enviar toda a informação das bibliotecas da Terra numa transmissão ainda mais rápida do que a luz, instantânea.
Se pensar numa mangueira de regar o jardim como termo de comparação, seria como enviar toda a água dos oceanos da Terra instantaneamente para a a Lua e voltar. A luz demora mais, demora 1.02 segundos em média da Terra à Lua.
É, como diz, e muito bem, o nosso povo, como “meter o Rossio na Rua da Betesga.”
Só sou eu que vejo o código binário a sair para além dos limites do post? Se não é problema do meu browser deve ser por estar no formato “Preformatado”, também já me aconteceu, é melhor alterar.
Por curiosidade, para além da computação que implicações pode o teletransporte quântico ter, por exemplo, no desenvolvimento de comunicações à distância? Digamos que queremos enviar uma mensagem para um planeta a 4 anos luz de distância e em vez de esperarmos 8 anos pela resposta pegamos antes no nosso rádio “quântico”. É uma questão que surge com frequência neste assunto, creio que no livro “Física do Impossível” Michio Kaku diz que não é possível porque a informação é aleatória e existe também um vídeo dele sobre isso http://www.dnatube.com/video/28258/Michio-Kaku-on-Communicating-via-Quantum-Entanglement. Mas ainda assim, não será possível detectar uma mudança no estado da partícula? Se sim, isso não pode ser explorado de alguma forma? Um 0 para “não mudança” e 1 para “mudança” ou algo do género? Foi uma dúvida que me surgiu ao ler o livro.
Olá Marco Filipe, está agora formatado o código binário, com tabulação do editor, mas no transporte de dados para o conversor de binário para texto resulta em:
“ Este computador onde leio é binário
Por incompatibilidade entre o editor de texto do blogue e o recurso web de conversão binário/ASCII
Bom exemplo, simples, das gralhas na transição de dados.
Sim, pode, de várias maneiras. Desde logo na computação dos dados recolhidos pode-se pensar num “quantum leap.” um salto exponencial nas ordens de grandeza das comunicações.
E sim, teoricamente se é possível computar todos os dados do Universo em menos de 19 segundos, isso dever-se-à à capacidade de transmitir dados, portanto comunicar, sem limites de distância.
Porque teoricamente todas as partículas do Universo estão inter-ligadas, um pouco como a árvora da vida de Darwin, a um estado inicial.
Se vai ser possível materializar essa supermet não sei, mas quem poderia materializar a actual Internet, a Galactic Network, pela primeira vez arquitectada por J.Licklider em Man-Computer Symbiosis em 1962?
Não tenho o Físico Michio Kaku, que referes, como referência, neste post a referência é Leonard Suskind, no seu estabelecimento de identificação de Causa-efeito no emaranhamento.
Na minha opinião o Kaku nem cumpre a ética de identificar o que é filosofia e mera hypothesis do que é realidade, não avisa e mistura amiúde as 2 coisas. Depois já o vi cometer tantas gralhas de ordens de magnitude que perdi a paciência para tantos efeitos especiais e pouca atenção ao detalhe.
Abraço 🙂
Obrigado 😉
Abraço
É uma pena, porque estou a ler o livro Física do Futuro e assim ainda fico com uma má ideia do autor.
[…] o artigo do Manel Rosa Martins a explicar esta “magia” (na verdade: ciência), li um artigo que me parece muito […]