Cientistas de três universidades do Reino Unido devem testar uma das leis fundamentais da física como parte de um grande projeto europeu que recebeu mais de 3 milhões de libras em financiamento.

Especialistas da Universidade de Southampton, Queen's University Belfast e UCL formaram um consórcio com universidades europeias e a empresa britânica de tecnologia fotônica M Squared para testar os limites de um dos princípios fundamentais da mecânica quântica - as estonteantes leis físicas que permitem que partículas microscópicas como átomos e elétrons sejam em dois lugares ao mesmo tempo.

Fundada no início do século 20, a teoria quântica é uma estrutura matemática que fornece, Até a presente data, a compreensão mais precisa dos resultados de experimentos conduzidos em sistemas físicos tão pequenos quanto átomos individuais, moléculas muito pequenas e luz muito fraca.

O consórcio idealizou um experimento ambicioso para testar o chamado princípio de superposição quântica (PQS) - a lei que permite que sistemas microscópicos apareçam em dois diferentes, perfeitamente distinguível, configurações ao mesmo tempo.

A validade do QSP em nível microscópico é aceita pelos cientistas, e confirmado por uma enorme quantidade de dados. Mas o que o impede de se aplicar ao mundo de "grande escala" que nos cerca? Em outras palavras, por que objetos do cotidiano, como carros, árvores e pessoas não se comportam de maneira mecânica quântica e existem em dois lugares ao mesmo tempo?

Teorias não comprovadas avançadas desde a década de 1980 sugerem a existência de um 'ruído' de fundo universal que destrói QSP de objetos maiores, como partículas que podem ser vistas usando um microscópio óptico.

O consórcio 'Projeto TEQ', liderado pela Universidade de Trieste, Na Itália, irá testar a existência deste ruído graças a um prémio de 4,4 milhões de euros (3,9 milhões de libras) da Comissão Europeia.

Seu experimento envolverá uma pequena partícula de vidro, um milésimo da largura de um cabelo humano, sendo levitado por um campo elétrico no vácuo a uma temperatura próxima do zero absoluto (-273C). Um laser será disparado contra a partícula, e o espalhamento da luz do laser medido por sinais de movimento da partícula.

Se não houver movimento, isso significa que a mecânica quântica ainda se aplica a essa escala e não há ruído de fundo universal.

Contudo, se o movimento for detectado, indica a existência de ruído que impede a aplicação do PQS nesta escala. Isso representaria a primeira falha observada da teoria quântica, estabelecendo um limite na escala em que a mecânica quântica se aplica e tendo implicações para aplicações em grande escala de qualquer sistema físico baseado em princípios quânticos.

Professor Hendrik Ulbricht, da Universidade de Southampton, disse:"A grande maioria dos fenômenos e eventos que ocorrem em nossas vidas diárias podem ser explicados pelas leis da física estabelecidas por Isaac Newton, mas o mundo microscópico obedece às regras da mecânica quântica, que são tão estranhos que podem parecer contra-intuitivos.

"Se é possível observar o comportamento quântico em objetos macroscópicos é a grande questão sem resposta na física quântica. Se descobrirmos que podemos, isso poderia eventualmente abrir o caminho para usarmos as características surpreendentes da mecânica quântica em um conjunto muito maior de sistemas físicos além do mundo microscópico. Estamos prestes a embarcar em uma jornada muito emocionante. "

Professor Mauro Paternostro, da Queen's University Belfast, disse:"Nosso programa de pesquisa pode provar que não temos que lidar com sistemas extremamente pequenos para ver os efeitos quânticos, que é atualmente a principal limitação da tecnologia quântica.

"Se você puder provar que a teoria quântica se estende a sistemas maiores, oferecerá uma forma muito mais robusta de processar informações:todos os chips e sistemas integrados em computadores poderiam ser reduzidos a uma escala muito menor e seríamos capazes de gerenciar quantum para aplicações diárias.

"Isso significaria maiores taxas de processamento de dados, memórias maiores e maiores taxas de transmissão de dados através dessas redes maiores. "

Dr. Graeme Malcolm OBE, CEO e cofundador da M Squared, disse:"Este fundo para o TEQ é um excelente exemplo do apoio contínuo da UE à pesquisa quântica e permite que o pensamento estabelecido por trás da mecânica quântica seja testado até seus limites.

"Se este trabalho provar que os efeitos quânticos podem ser vistos em uma escala maior, amplia o potencial de aplicações comerciais da tecnologia quântica - em particular, as áreas de sensoriamento e metrologia verão oportunidades comerciais significativas nas próximas décadas. É uma honra fazer parte da equipe que explora o potencial da tecnologia operando nos limites da física.

Se o experimento provar que a mecânica quântica pode ser aplicada a sistemas de grande escala, poderia tornar mais fácil a criação de tecnologias quânticas para uso no espaço, com satélites sendo usados ​​para transmitir informações quânticas em vez de depender de fibras no solo ou no fundo do mar. "

Outras aplicações potenciais incluem o desenvolvimento de dispositivos de medição ultrassensíveis que podem superar os sensores existentes para medir os efeitos da gravidade.