Correlações clássicas fazem parte de nossa vida cotidiana. Por exemplo, se alguém sempre calça um par de meias da mesma cor e formato, olhar para a cor ou o formato de uma meia determina a cor ou o formato de seu par. Ainda mais, observando a cor e o formato de uma meia, podemos simultaneamente saber a cor e o formato da outra.

No reino quântico, O princípio da incerteza de Heisenberg afirma que medir com precisão um par de propriedades de um átomo coloca um limite na precisão da medição que você pode obter nas mesmas propriedades de outro átomo. Portanto, se as meias estiverem enroladas, observar a cor de uma meia nos permitiria prever a cor da outra. Contudo, se também observarmos o formato da meia, isso iria "perturbar" a cor, tornando-o completamente imprevisível até certo ponto. Esta estranha "sincronização" entre as partículas é definida como emaranhamento quântico, e é uma das características intrínsecas do mundo quântico.

Na natureza, existe uma forma muito mais estranha das chamadas correlações não locais, que se manifestam por alguns estados emaranhados entre as partículas atômicas. Fazendo suposições mínimas de que as propriedades dos objetos (forma / cor) existem independentemente do nosso conhecimento deles, e essa informação não pode se propagar instantaneamente, descobre-se que a física quântica pode gerar correlações incompatíveis com esses dois princípios aparentemente razoáveis.

Embora extremamente fascinante de estudar, essas correlações não locais são muito difíceis de caracterizar em sistemas compostos de muitas partículas por três razões. Primeiro, correlações clássicas são matematicamente muito complexas para estudar; segundo, os estados quânticos de muitos corpos são muito complexos para descrever devido ao crescimento exponencial de seus estados descritos; e, terceiro, as técnicas experimentais atualmente disponíveis são bastante limitadas, restringir as medições que podem ser realizadas no laboratório. A fim de explorar o papel das correlações não locais em sistemas quânticos de muitos corpos, portanto, deve-se abordar esses três problemas ao mesmo tempo.

Em um artigo recente publicado em Revisão Física X , uma equipe de cientistas da MPQ em Munique, ICFO em Barcelona, A Universidade de Innsbruck e o Centro de Física Teórica da Academia Polonesa de Ciências propuseram um teste simples para estudar correlações não locais em sistemas quânticos de muitos corpos. Eles estudaram se as correlações não locais aparecem em sistemas naturais como estados fundamentais de alguns hamiltonianos de spin, como os elétrons (descritos por seu grau de liberdade de spin) em um sistema de uma dimensão espacial. Ao combinar resultados numéricos e analíticos, eles mostraram que alguns hamiltonianos que foram estudados por físicos por algumas décadas têm um estado de energia mínima que pode exibir correlações não locais.

Como primeiro autor, Jordi Tura, comentou, "Fornecemos um conjunto de ferramentas para estudar um problema que sempre foi complicado por si só. As técnicas que desenvolvemos são muito mais simples do que as anteriores. Se você quiser implementá-las no laboratório, você só precisa garantir que o sistema esteja preparado em um estado de energia suficientemente baixa. "

Os resultados lançam alguma luz sobre este problema fascinante, esperançosamente desencadeando mais progresso em nossa compreensão da não localidade em sistemas quânticos de muitos corpos.