(Phys.org) - Pela primeira vez, físicos demonstraram experimentalmente a violação da "causalidade bilocal" - um conceito que está relacionado à causalidade local mais padrão, exceto que explica a maneira precisa pela qual os sistemas físicos são inicialmente gerados. Os resultados mostram que é possível violar a causalidade local de uma forma totalmente nova e mais geral, o que poderia levar a um novo recurso potencial para tecnologias quânticas.

Os físicos, Gonzalo Carvacho et al., de instituições na Itália, Brasil, e Alemanha, publicaram um artigo sobre a demonstração da violação da causalidade bilateral em uma edição recente da Nature Communications .

Em geral, a ideia de causalidade local é geralmente tida como certa:objetos podem influenciar outros objetos apenas quando estão fisicamente próximos, e quaisquer correlações entre objetos distantes devem ter se originado no passado, quando eles estavam mais próximos. Mas no mundo quântico, partículas distantes podem ser correlacionadas de maneiras que são impossíveis para objetos clássicos, a menos que essas partículas distantes possam de alguma forma influenciar umas às outras.

Para determinar se a causalidade local foi violada, físicos realizam testes de Bell, que tentam violar as desigualdades de Bell. Se uma desigualdade de Bell for violada, então, localidade ou realismo (ou simplesmente "realismo local") também foi violado.

Existem dezenas de versões diferentes de desigualdades de Bell, mas atualmente todos eles fazem a mesma suposição:que as correlações entre as partículas se originam de uma única fonte comum. Em experimentos reais, Contudo, partículas e suas correlações podem vir de muitas fontes diferentes.

Abordar esta questão, o novo artigo considera um novo tipo de desigualdade de Bell que explica o fato de que as duas fontes de estados usadas no experimento são independentes, a chamada suposição de bilocalidade. Ao violar este novo tipo de desigualdade de Bell, os pesquisadores violaram pela primeira vez a causalidade bilateral, indicando a presença de correlações não bilocais que são completamente diferentes de outros tipos de correlações quânticas.

Os pesquisadores também mostraram que, em certas situações, é possível violar a causalidade bilateral, mas não qualquer outro tipo de causalidade local. Essa descoberta sugere ainda que esse tipo de violação é verdadeiramente diferente de qualquer violação de causalidade local padrão.

"Nosso trabalho é uma prova de princípio experimental para generalizações de rede do teorema de Bell, "disse o co-autor Fabio Sciarrino da Universidade Sapienza de Roma Phys.org . "Demonstramos experimentalmente como a bilocalidade pode ser considerada um recurso poderoso, ampliando nossas capacidades atuais de processar informações de uma forma não clássica."

Geral, os resultados contribuem para a perspectiva de que as desigualdades de Bell padrão são apenas um tipo particular de fenômenos mais gerais. Explorar esta ideia pode orientar o projeto de experimentos futuros que podem revelar uma maior compreensão das violações da causalidade local e como eles podem ser usados ​​em aplicações. As novas correlações não bilocais, por exemplo, poderia ser usado como um recurso para o estabelecimento de canais de comunicação quântica altamente seguros em redes quânticas complexas.

No futuro, os pesquisadores planejam estender a demonstração experimental para redes quânticas maiores. Eles também observaram que o experimento atual está sujeito a lacunas, como qualquer outro teste Bell, além dos recentes testes de Bell sem lacunas. Os físicos esperam que um dia um teste sem lacunas também possa ser desenvolvido para violação de causalidade bilocal.

"Um próximo passo natural é realizar experimentalmente redes quânticas maiores, adicionando mais nós e fontes mais emaranhadas, "Sciarrino disse." Nossos planos de pesquisa atuais abordam o estudo da bilocalidade em redes quânticas sob condições estritas de referenciais entre as diferentes partes, a fim de destacar outra característica deste novo recurso. "

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