(Phys.org) —Os físicos demonstraram correlações de Bell no maior sistema físico até hoje — um conjunto de meio milhão de átomos a uma temperatura ultracold de 25 µK. A presença de correlações de Bell indica que todos os átomos compartilham correlações quânticas não locais entre si. Essas correlações poderiam um dia ser usadas em sistemas de informação quântica e para projetar novos testes de mecânica quântica.

Os pesquisadores, liderado por Mark Kasevich na Universidade de Stanford, publicaram um artigo sobre o grande sistema exibindo correlações quânticas do tipo Bell em uma edição recente da Cartas de revisão física .

"Nossos resultados ilustram a riqueza dos estados quânticos de muitos corpos envolvendo muitos sistemas emaranhados, "Kasevich disse Phys.org . "Pouco se sabe nesta fronteira."

Para usar correlações quânticas para fins práticos, as correlações devem ser medidas. Até recentemente, a única maneira de medir as correlações de Bell em um sistema de átomos (ou outros componentes) era medir as correlações entre todos os átomos individuais. Mas alguns anos atrás, os físicos desenvolveram um novo método de medição de correlações de Bell que não requer a medição de componentes individuais, mas pode ser feito medindo as propriedades coletivas do sistema como um todo. Ano passado, os cientistas usaram esse método para demonstrar as correlações de Bell em um condensado de Bose-Einstein de cerca de 500 átomos.

No novo estudo, os pesquisadores aumentaram esse número para um recorde de 500, 000 átomos. Para fazer isso, eles usaram um método chamado spin squeezing, em que eles começaram preparando todos os spins dos átomos em uma superposição de estados para cima e para baixo. Os pesquisadores então reduziram (ou "espremeram") a incerteza de um componente de spin abaixo do valor permitido para átomos não correlacionados, que simultaneamente aumenta a incerteza do componente de spin conjugado para satisfazer o princípio da incerteza. Ao fazer medições coletivas nas propriedades de spin de todo o sistema, os pesquisadores demonstraram que os estados de spin exibem correlações além do que é esperado pela física clássica.

Atualmente, não está claro exatamente como as correlações de Bell não locais podem ser usadas em sistemas tão grandes. Em sistemas menores, Correlações de Bell foram usadas para gerar números aleatórios, que têm aplicações em criptografia. Os físicos também esperam que os métodos experimentais usados ​​aqui possam ser usados ​​para testar as previsões da teoria quântica.

"Esperamos testar a mecânica quântica de novas maneiras com versões espacialmente estendidas dos estados usados ​​neste trabalho, "Disse Kasevich." Imagine um estado quântico de muitos corpos estendendo-se por um metro e envolvendo milhares de partículas correlacionadas. Os estados comprimidos usados ​​para este trabalho também têm aplicação prática em sensores, pois podem ser explorados para reduzir o ruído do sensor. "

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