&bala; Física 18, 125
Cem anos após o lendário retiro de Heisenberg na Helgoland, os físicos retornam à ilha para celebrar as realizações da mecânica quântica e debater seu futuro.
Em junho de 1925, um jovem pós -doutorado chamado Werner Heisenberg fugiu para uma pequena ilha no arquipélago de Helgoland, na costa norte da Alemanha. Lá, ele fez um avanço conceitual que levou à mecânica quântica moderna. Cem anos depois, cerca de 300 físicos viajaram para lá para a oficina de 2025 Helgoland, onde eles expulsariam o que um século de experiência com a teoria havia ensinado a eles e onde poderia liderar a seguir.
Das duas ilhas de Helgoland, as maiores – que são menores que o parque central de Nova York – vivas do Mar do Norte como uma cunha, com um porto de um lado e uma parede de falésias irregulares pontilhadas com aves marinhas do ninho do outro. As negociações da conferência estavam confinadas às manhãs e à noite, deixando as tardes livres para os participantes explorarem a paisagem acidentada e buscarem suas refeições em pequenos restaurantes cheios de turistas em ruas tranquilas e sem carnes, cercadas por edifícios coloridos. Alguns dos físicos assumiram as vistas com suas famílias, enquanto outros acamparam na praia da ilha menor.
A reunião teve um tema oficial – a interseção de fundações quânticas e tecnologia -, mas poderia ter sido resumido igualmente pelas palavras da física Gemma de Les Coves da Universidade de Pompeu Fabra, Espanha, que no ultimate da semana caracterizaram a história da física quântica como “progresso notável, apesar da dissimulação maciça” “” “” “.
Grande parte do progresso apresentado na conferência estava relacionado à computação quântica. Mikhail Lukin, da Universidade de Harvard, descreveu os avanços alcançados, fazendo qubits dos estados de Rydberg de átomos neutros, que podem ser embaralhados no espaço enquanto realizam cálculos. Nathalie de Leon, da Universidade de Princeton, contou como seu grupo melhorou o desempenho de qubit supercondutor, elaborando -os de Tantalum e preparando cuidadosamente suas superfícies.
Grande parte do zumbido durante os intervalos de café veio de físicos se maravilhando com as precisões alcançadas por medições quânticas. David Moore, da Universidade de Yale, descreveu como os sistemas optomecânicos levitados se tornaram sensíveis o suficiente para sentir forças transmitidas por partículas atômicas únicas (ver Ponto de vista: Decaimento nuclear detectado no recuo de uma conta levitadora e Recurso especial: sentindo um chute nuclear em uma mancha de poeira). Ele previu que seu grupo detectará neutrinos únicos dentro de um ano, o que pode ser útil nas buscas por neutrinos pesados, um candidato a matéria escura. Jun Ye da Universidade do Colorado Boulder explicou como seus relógios nucleares podem discernir o pequeno ajuste da gravidade ao fluxo do tempo em que os dispositivos são abaixados ou levantados pela largura de um cabelo humano.
E, no entanto, um grande desacordo sobre as implicações mais profundas da teoria quântica – o que nos diz sobre a natureza do mundo – estava em exibição whole no primeiro painel de discussão do workshop. “É apenas embaraçoso que não possamos dizer como é a realidade”, proclamou as cavernas do moderador Carlton da Universidade do Novo México enquanto exibem uma longa lista de perguntas sobre as quais os físicos ainda estão em desacordo, incluindo se a função de onda representa a realidade, se a randomidão quantum é elementary ou aparente e se a teoria quântica implica que não se conecta.
“O estado quântico apenas descreve nosso conhecimento”, pronunciou o ganhador do Nobel Anton Zeilinger, da Universidade de Viena. Portanto, argumentou Zeilinger, a aparente não -localidade em fenômenos quânticos, como o emaranhamento, não corresponde a efeitos reais e superluminais de um sistema em outro.
“Existe um mundo quântico”, replicou o aspecto do Nobel Alain do Instituto de Optics, França, fazendo o caso oposto de que a teoria quântica descreve a realidade e não apenas o que se sabe sobre ela. “E no meu mundo quântico, há não -localidade, e é útil”, concluiu, aludindo, provavelmente, a aplicações como a criptografia quântica.
Uma procissão de teóricos subiu ao palco nos dias seguintes para oferecer propostas para resolver esses debates. Robert Spekkens, do Instituto Perimeter, Canadá, descreveu seu programa para “realismo de salvamento”, definindo uma nova versão quântica de causalidade. Angelo Bassi, da Universidade de Trieste, Itália, argumentou que a mecânica quântica é apenas uma aproximação a uma teoria menos paradoxal e apontou que modelos espontâneos de colapso – que explicam por que as superposições quânticas não podem ser observadas no mundo macroscópico – re -recorda alternativas viáveis. “Ainda há um longo caminho a percorrer para excluir esses modelos (experimentalmente)”, disse ele. “Somos muito ignorantes sobre a superposição em escalas macroscópicas”.
Um tema recorrente do workshop foi a conexão dessas questões fundamentais com um grande problema de destaque na física: a unificação da teoria quântica e a relatividade geral. “A mecânica quântica já pode saber algo sobre a gravidade”, disse Renato Renner, do Instituto Federal de Tecnologia da Suíça (ETH) Zurique, para apresentar um trabalho que ele fez com Ladina Hausmann, também de Eth Zurich, sugerindo que a paradoxo “Firewall” da Firewall é efetivamente uma física e do Mesmo. Inspirado na unificação da Relatividade Geral da teoria gravitacional de Newton e da relatividade especial, Lucien Hardy, do Instituto Perimeter, incentivou uma busca por uma nova interpretação da mecânica quântica que incorpora uma versão quântica do princípio de equivalência de Einstein.
Vários participantes observaram que todas as observações até o momento podem ser explicadas assumindo que a teoria quântica e a relatividade geral estão corretas e expressas esperanças de que a recente profusão de experimentos de mesa para testar a gravidade quântica produza uma surpresa reveladora. Markus Aspelmeyer, da Universidade de Viena, que administra um desses programas, explicou como sua equipe está trabalhando para aumentar o tamanho das esferas que podem ser colocadas em um estado quântico. Ao mesmo tempo, eles estão diminuindo o tamanho dos objetos cuja atração gravitacional eles podem medir. Depois que eles fecharam a lacuna entre os dois tamanhos, eles tentarão envolver dois objetos por meio de sua interação gravitacional mútua. Se bem -sucedido, essa demonstração provaria que a gravidade não pode ser totalmente descrita por uma teoria clássica, como a relatividade geral.
Em um painel de discussão ultimate sobre “os próximos 100 anos”, Lorenzo Maccone, da Universidade de Pavia, Itália, enfatizou o lado positivo dos desacordos – por exemplo, os alunos são frequentemente atraídos para os campos onde há falta de consenso e reconhecimento de que o entendimento atual pode estar apenas arranhando a superfície. Em uma tela aérea, ele projetou uma foto que tirou um dia antes de uma água -viva flutuando na costa de Helgoland. “Temos que imaginar”, disse ele, “que talvez não saibamos muito mais do que a água -viva”.
–Bob Henderson
Bob Henderson é um escritor de ciências freelancers com sede em Crimson Hook, Nova York.
