Partículas de luz parecem exibir estranheza quântica, mesmo quando não estão emaranhadas
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Partículas que não parecem estar emaranhadas obtiveram uma pontuação alta em um famoso teste de emaranhamento. O experimento pode oferecer uma nova olhada no que torna o mundo quântico tão estranho.
Quase 60 anos atrás, físico John Stewart Bell desenvolveu um teste para se nosso mundo é melhor descrito pela mecânica quântica ou por um conjunto de teorias mais tradicionais. A principal diferença é a teoria quântica inclui “não localidade”, ou efeitos que podem abranger qualquer distância-até mesmo muito grandes. Surpreendentemente, todos os experimentos que implementaram o teste de Bell até o momento afirmaram que nossa realidade física não é native, sugerindo que vivemos em um mundo quântico.
No entanto, esses experimentos incluíram partículas inextricavelmente ligadas através de emaranhamento quântico. Agora Xiao-Track MA Na Universidade de Nanjing, na China, e seus colegas dizem que acariciam o teste do sino sem usar o emaranhamento. “Nosso novo trabalho pode fornecer uma nova perspectiva à compreensão das pessoas sobre correlações não locais”, diz ele.
O experimento começou com quatro cristais especiais, cada um emitido duas partículas de luz, ou Fótonsquando iluminado com lasers. Os fótons tinham várias propriedades que os pesquisadores podiam medir, incluindo polarização e fase, que descrevem a maneira como a luz se mexe quando vista como uma onda eletromagnética. Os pesquisadores fizeram esses fótons viajarem por um labirinto de dispositivos ópticos, como cristais e lentes, antes de atingir um detector.
Em um experimento típico de teste de sino, dois experimentadores hipotéticos, Alice e Bob, medem as propriedades das partículas emaranhadas. Então Alice e Bob podem determinar se as partículas são ligado de maneira não native conectando suas descobertas a uma equação de “desigualdade”.
O novo experimento incluiu Alice e Bob, cada um representado por um conjunto de dispositivos e detectores ópticos, mas não fótons emaranhados. De fato, os pesquisadores adicionaram dispositivos à sua configuração que impediam que as frequências e velocidades das partículas se enredassem. E, no entanto, quando os pesquisadores colocam as medidas de Alice e Bob na equação da desigualdade, eles descobriram que os fótons estavam ligados mais fortemente do que poderia ser explicado por qualquer efeito native.
Mario Krenn no Instituto Max Planck for the Science of Mild na Alemanha diz que pode ser porque os fótons tinham outra propriedade quântica ímpar: eles foram criados de tal maneira impossível de dizer que o fóton nasceu “nasceu” no qual Crystal, e seus caminhos eram indistinguíveis, diz ele. No passado, Krenn, MA e seus colegas usavam essa propriedade – chamada “indistinguibilidade por identidade do caminho” – para empréstimo Fótons. Nesse caso, no entanto, eles garantiram que a indistinguibilidade fosse o único tipo de estranheza quântica presente.
A equipe ainda não tem uma teoria definitiva para que poderia reproduzir os resultados do emaranhamento no teste do sino sem usar o emaranhamento, mas Ma diz que vários outros fenômenos quânticos fundamentalmente têm indistinguibilidade como requisito. Portanto, também pode ser um ingrediente básico necessário para criar correlações não locais, mesmo em uma receita que não inclua emaranhamento.
Krenn e Ma esperam que outros físicos possam apresentar novas teorias alternativas e identificar brechas experimentais em seu teste de sino. Afinal, foi o que aconteceu com o teste canônico de sino – quase 50 anos se passaram entre os primeiros experimentos que justificam a teoria quântica e aqueles onde todos Explicações alternativas foram firmemente descartados.
Uma questão pode estar com o Técnica de “pós-seleção” A equipe usou, onde apenas algumas detecções de fótons são consideradas, diz Stefano Paesani na Universidade de Copenhague, na Dinamarca. Na sua opinião, isso não está claro se seus fótons não emitidos podem ser definitivamente pontuados como não native no teste de Bell. Sem pós-seleção, o experimento corresponderia a mais cenários padrão em que está presente emaranhado, diz ele.
Jeff Lundeen Na Universidade de Ottawa, no Canadá, diz que é possível construir experimentos onde o teste de sino diagnostice luz, mesmo alguma luz que não é quântica, com correlações incomumente fortes. Mas isso “não tem grandes implicações para a natureza do universo ou realidade”.
Em tais situações, Alice e Bob são efetivamente o mesmo observador ou têm an opportunity de se comunicar e produzir correlações que os pesquisadores podem confundir com efeitos não locais. Lundeen diz que o novo experimento não descarta suficientemente a possibilidade de Alice e Bob conspirar. “Então, o experimento não parece ter as mesmas implicações que a famosa violação da desigualdade do sino”, diz ele.
“É realmente uma bela extensão de um dos trabalhos de referência mais marcantes em fótons emaranhados dos ‘Dias de Glória’ da década de 1990”, diz Aephraim Steinberg na Universidade de Toronto, no Canadá. Na sua opinião, no entanto, ainda há algum emaranhado no novo experimento. Isso não existe no nível dos fótons, mas nos campos quânticos surgem.
No futuro, a equipe quer melhorar seus dispositivos para evitar algumas dessas críticas. Por exemplo, obter cada cristal para produzir mais fótons permitiria que os pesquisadores parassem de usar pós-seleção. “Nosso grupo de colaboração já identificou várias brechas potenciais importantes, e isso é algo que estamos ansiosos para abordar no futuro”, diz MA.
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