Seminário de física
Título: Sobre experiências com fotões entrelaçados
Orador: Manfred Niehus (DF/ISEL e Instituto de Telecomunicações, Lisboa)
Abstract:
O Prémio Nobel da Física 2022 foi atribuído conjuntamente a John F. Clauser, Alain Aspect, e Anton Zeilinger "por experiências com fotões entrelaçados, estabelecendo a violação das desigualdades de Bell, e por serem pioneiros da ciência da informação quântica".
Os fundamentos matemáticos da mecânica quântica contêm o “entrelaçamento” como uma propriedade essencial, cujo caráter singular e contra-intuitivo foi desafiado, desde cedo, através de experiências imaginárias.
Assim, a importância do entrelaçamento tardou a ficar estabelecida e reconhecida.
Em 1964, John Stewart Bell estabeleceu, através da famosa Desigualdade de Bell, que, apesar de a mecânica quântica não permitir enviar sinais com velocidade superior a da luz, o entrelaçamento poderá manifestar-se e ser detetado experimentalmente através da medição de correlação entre objetos distantes.
Em 1972 John F. Clauser realizou a experiência e verificou, pela primeira vez, a infracção da Desigualdade de Bell.
Em 1982 Alain Aspect melhorou a experiência, validou o resultado e reforçou aevidência e conclusões.
Em 1997 o primeiro “teletransporte” de um estado quântico arbitrário foi realizado no grupo de Anton Zeilinger.
Hoje em dia, nas ciências da informação quântica e nas aplicações e tecnologias de comunicação quântica ou computação quântica, o entrelaçamento, em vez de curiosidade, passou a ser um recurso tecnológico.
Neste seminário vamos apresentar a ideia de entrelaçamento como um jogo cooperativo entre Alice e Bob, em que ambos recebem bits aleatórios (x para Alice, y para Bob) e devem gerar novos bits (a para Alice, b para Bob) de modo que a XOR b = x AND y, ou seja: a e b diferentes se e só se x e y ambos iguais a 1. A Desigualdade de Bell diz que em qualquer universo que tem a propriedade de realismo local, independentemente da estratégia a utilizar, Alice e Bob podem ganhar no máximo 75% do tempo (por exemplo, a gerar sempre a=b=0). Acontece que a mecânica quântica permite a Alice e ao Bob ganhar o jogo com uma probabilidade de ~85% do tempo, que corresponde a (1+1/√2)/2 > ¾ .
Vamos abordar o contexto histórico, explicar o que se entende por realismo local, apresentar as experiências realizadas, e descrever como o entrelaçamento contribui para as tecnologias de comunicação quântica ou computação quântica.
