(Phys.org) —Em um novo estudo, os físicos mostraram uma maneira de estabelecer um emaranhamento real entre duas partículas idênticas - um tópico que tem sido disputado até agora. Os resultados fornecem um melhor entendimento da natureza fundamental do emaranhamento entre partículas idênticas e têm aplicações potenciais no processamento de informações quânticas.

Uma das muitas características estranhas do emaranhamento quântico é que, se duas partículas são idênticas, então eles automaticamente parecem estar emaranhados. Nesse caso, "idêntico" significa que as partículas são do mesmo tipo - por exemplo, quaisquer dois fótons são considerados idênticos porque não há como distinguir um fóton em particular de outro.

Este tipo de emaranhamento, que os físicos chamam de "emaranhamento devido à indistinguibilidade, "surge devido à forma padrão como as partículas idênticas são rotuladas. Embora as partículas sejam idênticas, os físicos atribuem a eles diferentes rótulos para diferenciá-los. Por causa da maneira como o emaranhamento é determinado, com relação a seus rótulos, partículas idênticas inevitavelmente parecem estar emaranhadas.

Embora este tipo de emaranhamento seja diferente do emaranhamento entre partículas não idênticas, há divergências entre os físicos sobre o que exatamente é e se é ou não útil para aplicações. Em um ponto de vista, o emaranhamento vale até mesmo para partículas distantes, mas não pode ser explorado para uso prático. Em outro ponto de vista, o emaranhamento é simplesmente um artefato de rotulagem e não deve ser considerado emaranhamento de forma alguma.

Idealmente, uma maneira apropriada de resolver o debate seria investigar o emaranhamento entre partículas idênticas usando um processo denominado decomposição de Schmidt, que é comumente usado para estudar o emaranhamento entre partículas não idênticas. Infelizmente, A decomposição de Schmidt não se aplica a partículas idênticas de maneira direta, e seu uso nesta área tem sido controverso e impreciso, dando resultados obviamente incorretos para partículas idênticas.

O principal resultado do novo estudo é que os físicos generalizaram a decomposição de Schmidt para que ela possa ser aplicada tanto a partículas idênticas quanto a partículas não idênticas.

"Os resultados mostram que o emaranhamento entre partículas idênticas não é apenas um artefato matemático, mas isso, sob certas condições, o emaranhamento devido à indistinguibilidade é o verdadeiro emaranhamento físico, "coautora Rosario Lo Franco da Universidade de Palermo, Itália, contado Phys.org .

Quando aplicado a dois qubits idênticos, o método mostra que, em certas situações, partículas podem ser fisicamente emaranhadas apenas quando em estreita proximidade, e não quando separado espacialmente como apareceu anteriormente.

"A chave para a conquista foi acabar com a prática padrão de atribuir rótulos a partículas idênticas, e, em vez disso, simplesmente descreva as partículas em termos de seus estados, "disse o co-autor Giuseppe Compagno, da Universidade de Palermo.

Os pesquisadores também descobriram um resultado um tanto surpreendente para qutrits - partículas de três níveis que são relevantes para armazenar informações quânticas - que contrasta com um resultado anterior usando um método diferente. Os pesquisadores disseram que essa diferença requer mais investigação.

Geral, os físicos esperam que o método forneça um novo tipo de recurso de emaranhamento para aplicações.

"No caso em que as funções de onda da partícula se sobrepõem, o emaranhamento devido apenas à indistinguibilidade e revelado diretamente pela decomposição de Schmidt pode ser utilizado operacionalmente em protocolos de processamento de informação quântica, "Lo Franco disse." Esta conquista pode primeiro exigir uma separação das partículas idênticas obtidas pelos chamados procedimentos de extração. "

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