A teoria quântica prevê que um grande número de átomos pode ser emaranhado e entrelaçado por uma relação quântica muito forte, mesmo em uma estrutura macroscópica. Até agora, Contudo, a maioria das evidências experimentais está faltando, embora avanços recentes tenham mostrado o emaranhado de 2, 900 átomos. Cientistas da Universidade de Genebra (UNIGE), Suíça, recentemente reformulou seu processamento de dados, demonstrando que 16 milhões de átomos estavam emaranhados em um cristal de um centímetro. Eles publicaram seus resultados em Nature Communications .

As leis da física quântica permitem detectar imediatamente quando os sinais emitidos são interceptados por terceiros. Esta propriedade é crucial para proteção de dados, especialmente na indústria de criptografia, que agora pode garantir que os clientes ficarão cientes de qualquer interceptação de suas mensagens. Esses sinais também precisam ser capazes de viajar longas distâncias usando dispositivos de retransmissão especiais conhecidos como repetidores quânticos - cristais enriquecidos com átomos de terras raras e resfriados a 270 graus abaixo de zero (apenas três graus acima do zero absoluto), cujos átomos estão emaranhados e unificados por um relacionamento quântico muito forte. Quando um fóton penetra este pequeno bloco de cristal, o emaranhamento é criado entre os bilhões de átomos que atravessa. Isso é explicitamente previsto pela teoria, e é exatamente o que acontece quando o cristal reemite um único fóton sem ler a informação que recebeu.

É relativamente fácil emaranhar duas partículas:Dividindo um fóton, por exemplo, gera dois fótons emaranhados com propriedades e comportamentos idênticos. Florian Fröwis, pesquisador do grupo de física aplicada da faculdade de ciências da UNIGE, diz, "Mas é impossível observar diretamente o processo de emaranhamento entre vários milhões de átomos, uma vez que a massa de dados que você precisa coletar e analisar é muito grande."

Como resultado, Fröwis e seus colegas escolheram um caminho mais indireto, ponderando quais medidas poderiam ser realizadas e quais seriam as mais adequadas. Eles examinaram as características da luz reemitida pelo cristal, bem como analisar suas propriedades estatísticas e as probabilidades de seguir dois caminhos principais - que a luz é reemitida em uma única direção, em vez de irradiar uniformemente do cristal, e que é feito de um único fóton. Desta maneira, os pesquisadores conseguiram mostrar o emaranhamento de 16 milhões de átomos quando as observações anteriores tinham um teto de alguns milhares. Em um trabalho paralelo, cientistas da Universidade de Calgary, Canadá, demonstrou o emaranhamento entre muitos grupos grandes de átomos. "Não alteramos as leis da física, "diz Mikael Afzelius, membro do grupo de física aplicada do professor Nicolas Gisin. "O que mudou é a forma como lidamos com o fluxo de dados."

O emaranhamento de partículas é um pré-requisito para a revolução quântica que está no horizonte, que também afetará os volumes de dados que circulam em redes futuras, junto com o poder e modo de operação dos computadores quânticos. Tudo, na verdade, depende da relação entre duas partículas no nível quântico - uma relação que é muito mais forte do que as correlações simples propostas pelas leis da física tradicional.

Embora o conceito de emaranhamento possa ser difícil de entender, pode ser ilustrado com um par de meias. Imagine um físico que sempre usa duas meias de cores diferentes. Quando você vê uma meia vermelha em seu tornozelo direito, você também aprende imediatamente que a meia esquerda não é vermelha. Existe uma correlação, em outras palavras, entre as duas meias. Na física quântica, surge uma correlação infinitamente mais forte e mais misteriosa - emaranhamento.

Agora, imagine que há dois físicos em seus próprios laboratórios, com uma grande distância separando os dois. Cada cientista possui um fóton. Se esses dois fótons estiverem em um estado emaranhado, os físicos verão correlações quânticas não locais, que a física convencional é incapaz de explicar. Eles descobrirão que a polarização dos fótons é sempre oposta (como com as meias no exemplo acima), e que o fóton não tem polarização intrínseca. A polarização medida para cada fóton é, Portanto, inteiramente aleatório e fundamentalmente indeterminado antes de ser medido. Este é um fenômeno assistemático que ocorre simultaneamente em dois locais distantes - e este é exatamente o mistério das correlações quânticas.