A "ação assustadora à distância" de Einstein persiste mesmo em altas acelerações, pesquisadores da Academia Austríaca de Ciências e da Universidade de Viena puderam mostrar em um novo experimento. Uma fonte de pares de fótons emaranhados foi exposta a um estresse massivo:o emaranhamento dos fótons sobreviveu à queda em uma torre de queda, bem como 30 vezes a aceleração gravitacional da Terra em uma centrífuga. Isso foi relatado na edição mais recente da Nature Communications . O experimento ajuda a aprofundar nossa compreensão da mecânica quântica e, ao mesmo tempo, fornece resultados valiosos para experimentos quânticos no espaço.

A teoria da relatividade de Einstein e a teoria da mecânica quântica são dois pilares importantes da física moderna. No caminho de alcançar uma "Teoria de Tudo, "essas duas teorias precisam ser unificadas. Isso não foi alcançado até hoje, visto que os fenômenos de ambas as teorias dificilmente podem ser observados simultaneamente. Um exemplo típico de fenômeno da mecânica quântica é o emaranhamento:Isso significa que a medição de um par de partículas de luz, os chamados fótons, define o estado da outra partícula imediatamente, independentemente de sua separação. Por outro lado, as altas acelerações podem ser melhor descritas pela teoria da relatividade. Agora, pela primeira vez, as tecnologias quânticas nos permitem observar esses fenômenos de uma vez:A estabilidade do emaranhamento da mecânica quântica de pares de fótons pode ser testada enquanto os fótons sofrem aceleração relativisticamente relevante.

O emaranhamento quântico prova ser altamente robusto

Pesquisadores do Instituto Vienense de Óptica Quântica e Informação Quântica (IQOQI) da Academia Austríaca de Ciências (OeAW) e da Universidade de Viena investigaram esta área de pesquisa experimentalmente pela primeira vez. Eles poderiam mostrar em seu experimento que o emaranhamento entre fótons sobrevive mesmo quando a fonte de pares de fótons emaranhados, incluindo os detectores, estão experimentando queda livre ou estão sendo acelerados com 30g, isso é, 30 vezes a aceleração da Terra. Fazendo isso, os pesquisadores vienenses estabeleceram experimentalmente um limite superior abaixo do qual não há degradação da qualidade do emaranhamento.

Importante para experimentos quânticos com satélites

"Esses experimentos devem ajudar a unificar as teorias da mecânica quântica e da relatividade, "diz Rupert Ursin, líder do grupo no IQOQI Viena. A robustez do emaranhamento quântico, mesmo para sistemas fortemente acelerados, também é crucial para experimentos quânticos no espaço. "Se o emaranhamento fosse muito frágil, experimentos quânticos não poderiam ser realizados em um satélite ou uma espaçonave acelerada ou apenas em um alcance muito limitado, "exemplifica Matthias Fink, primeiro autor da publicação.

12 metros de altura de queda e 30g

A fim de provar a robustez do emaranhamento quântico, o físico quântico Matthias Fink e seus colegas montaram uma fonte de pares de fótons emaranhados por polarização em uma caixa que foi primeiramente lançada de uma altura de 12 metros para atingir gravidade zero durante a queda. Na segunda parte do experimento, a caixa foi fixada no braço de uma centrífuga e então acelerada até 30g. Como comparação para o leitor:uma viagem na montanha russa exerce no máximo 6g sobre os passageiros.

Detectores montados na caixa monitoraram o emaranhamento dos fótons durante os experimentos. Analisando os dados, os físicos poderiam calcular um limite superior dos efeitos desvantajosos da aceleração no emaranhamento. Os dados mostraram que a qualidade do emaranhamento não excedeu significativamente a contribuição esperada do ruído de fundo. “Nosso próximo desafio será estabilizar a configuração ainda mais para que ela resista a acelerações muito maiores. Isso aumentaria ainda mais o poder explicativo do experimento, "diz Matthias Fink.