De acordo com pt.wedoany.com-O grupo de pesquisa de Qimiao Si, da Universidade Rice (Rice University), publicou um artigo na revista Nature Communications propondo um novo método para ampliar e utilizar o emaranhamento quântico em sistemas macroscópicos através do acoplamento entre luz quântica e materiais quânticos.
O fenômeno do emaranhamento quântico é geralmente observado apenas em sistemas quânticos compostos por um pequeno número de partículas, e os pesquisadores podem utilizá-lo para armazenar e processar informações quânticas. Se o emaranhamento quântico pode existir e ser utilizado em sistemas macroscópicos contendo um grande número de partículas é um desafio atual na pesquisa em física. Qimiao é Professor de Física e Astronomia Harry C. e Olga K. Wiess (Harry C. and Olga K. Wiess Professor of Physics and Astronomy) e diretor da Aliança de Materiais Quânticos Extremos (Extreme Quantum Materials Alliance).
A ideia central da teoria é colocar o material quântico dentro de uma pequena cavidade espelhada e aproximá-lo do ponto crítico quântico. Nesse momento, ao introduzir fótons, o limiar de interação necessário para a hibridização e o emaranhamento entre fótons e matéria é drasticamente reduzido. Por muito tempo, criar essa mistura híbrida de fótons de cavidade e matéria foi um desafio, pois exigia uma interação luz-matéria extremamente forte, difícil de alcançar na engenharia. Esta nova teoria propõe que, ao aproximar o material de seu ponto crítico quântico, o limiar para entrar no estado de emaranhamento híbrido pode ser reduzido.
Yiming Wang, estudante de pós-graduação da Universidade Rice e primeiro autor co-correspondente do estudo, explicou que o ponto crítico quântico é o ponto crítico onde o material "escolhe" entre duas fases quânticas diferentes. O material está em uma fase e só pode transitar para a segunda fase ao atingir o ponto crítico quântico. Nesta teoria, os pesquisadores podem ampliar o emaranhamento entre luz e matéria através de métodos não térmicos (como aplicação de pressão ou alteração da composição química). Quanto mais próximo o material estiver do ponto crítico quântico, menor será o limiar para o forte emaranhamento quântico. Nesse momento, introduzir luz na cavidade espelhada tornará o emaranhamento entre ambos muito mais fácil.
Shouvik Sur, ex-pós-doutorando da Universidade Rice e também primeiro autor co-correspondente do artigo, destacou que, uma vez que a luz e a matéria estejam emaranhadas, suas propriedades individuais se refletem mutuamente. Quando o material entra no ponto crítico quântico enquanto está emaranhado com a luz e transita para a segunda fase, a luz também transita junto.
No ano passado, a equipe de Qimiao descobriu que, em materiais quânticos críticos conhecidos como metais estranhos, o emaranhamento quântico existe e é ampliado. Esse emaranhamento quântico pode ser um recurso importante para tecnologias quânticas — se os cientistas conseguirem encontrar uma maneira de extraí-lo. Esta nova teoria permite extrair o emaranhamento quântico através da luz quântica: após o emaranhamento entre fótons e matéria, a luz pode ser extraída da cavidade. Tal sistema pode apoiar o desenvolvimento de tecnologias de próxima geração, como a detecção quântica.
Qimiao afirmou que, em última análise, isso revela um caminho para utilizar a luz quântica a fim de obter o emaranhamento quântico da matéria, podendo estabelecer as bases para extrair recursos de emaranhamento quântico e realizar novas funcionalidades em materiais quânticos.
Esta pesquisa recebeu financiamento do Programa de Ciências Básicas de Energia do Escritório de Ciências do Departamento de Energia dos EUA (DE-SC0026179), do Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea (FA9550-21-1-0356), da Fundação Robert A. Welch (C-1411) e da Bolsa de Professor Vannevar Bush (Vannevar Bush Faculty Fellowship, ONR-VB N00014-23-1-2870).
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