Recursos quânticos, como a superposição quântica, são definidos apenas em relação a um observador. Quando olhamos para o trem do ponto de vista de um observador em pé na plataforma, o trem olha em uma superposição quântica de diferentes posições. Crédito:Christian Murzek / IQOQI-Viena
Pesquisadores da Universidade de Viena estudam a relevância dos referenciais quânticos para as simetrias do mundo
De acordo com um dos princípios mais fundamentais da física, um observador em um trem em movimento usa as mesmas leis para descrever uma bola na plataforma como um observador em pé na plataforma - as leis físicas são independentes na escolha de um referencial. Estruturas de referência como o trem e a plataforma são sistemas físicos e, em última análise, seguem as regras da mecânica quântica. Eles podem ser, por exemplo, em um estado quântico de superposição de diferentes posições ao mesmo tempo. Então, como seria a descrição da bola para um observador em tal "plataforma quântica"? Pesquisadores da Universidade de Viena e da Academia Austríaca de Ciências provaram que se um objeto (em nosso exemplo, a bola) mostra recursos quânticos depende do quadro de referência. As leis físicas, Contudo, ainda são independentes dele. Os resultados são publicados em Nature Communications .
Os sistemas físicos são sempre descritos em relação a um quadro de referência. Por exemplo, uma bola quicando em uma plataforma ferroviária pode ser observada da própria plataforma ou de um trem que passa. Um princípio fundamental da física, o princípio da covariância geral, afirma que as leis da física que descrevem o movimento da bola não dependem do referencial do observador. Este princípio foi crucial na descrição do movimento desde Galileu e central para o desenvolvimento da teoria da relatividade de Einstein. Isso envolve informações sobre simetrias das leis da física, vistas a partir de diferentes referenciais.
Contudo, um observador sentado no trem vê o observador na plataforma e a bola em uma superposição quântica. Crédito:Christian Murzek / IQOQI-Viena
Os quadros de referência são sistemas físicos, que, em última análise, seguem as regras da mecânica quântica. Um grupo de pesquisadores liderado por Časlav Brukner da Universidade de Viena e do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica (IQOQI-Viena) da Academia Austríaca de Ciências se perguntou se é possível formular as leis da física a partir do vista de um observador "ligado" a uma partícula quântica e para introduzir um quadro de referência quântico. Eles foram capazes de demonstrar que se pode considerar qualquer sistema quântico como um referencial quântico. Em particular, quando um observador no trem vê a plataforma em uma superposição de diferentes posições ao mesmo tempo, um observador na plataforma vê o trem em uma superposição. Como consequência, depende do referencial do observador se um objeto como a bola exibe propriedades quânticas ou clássicas.
Os pesquisadores mostraram que o Princípio da Covariância é estendido a esses referenciais quânticos. Isso significa que as leis da física mantêm sua forma independente da escolha do referencial quântico. "Nossos resultados sugerem que as simetrias do mundo devem ser estendidas em um nível mais fundamental, "diz Flaminia Giacomini, o autor principal do artigo. Este insight pode desempenhar um papel na interação da mecânica quântica e da gravidade - um regime que ainda está em grande parte inexplorado - já que nesse regime espera-se que a noção clássica de referenciais não seja suficiente e que os referenciais terão que ser fundamentalmente quantum.
