p Por meio de medições selecionadas aleatoriamente, Os físicos austríacos agora podem determinar o emaranhamento quântico de sistemas de muitas partículas. Com o método recém-desenvolvido, as simulações quânticas podem ser estendidas a um número maior de partículas quânticas. No Ciência , físicos de Innsbruck, Áustria, relatório sobre a primeira demonstração bem-sucedida deste método. p Os fenômenos quânticos são experimentalmente difíceis de lidar. O esforço aumenta drasticamente com o tamanho do sistema. Os cientistas podem controlar pequenos sistemas quânticos e investigar propriedades quânticas. Essas simulações quânticas são consideradas aplicações iniciais promissoras de tecnologias quânticas que poderiam resolver problemas onde as simulações em computadores convencionais falham. Contudo, os sistemas quânticos usados ​​como simuladores quânticos precisam de mais desenvolvimento. O emaranhamento de muitas partículas ainda é um fenômeno difícil de entender. "Para operar um simulador quântico composto por 10 ou mais partículas em laboratório, devemos caracterizar os estados do sistema com a maior precisão possível, "explica Christian Roos do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica da Academia Austríaca de Ciências.

p Até aqui, A tomografia de estado quântico tem sido usada para a caracterização de estados quânticos com os quais o sistema pode ser completamente descrito. Este método, Contudo, envolve um esforço muito alto de medição e computação e não é adequado para sistemas com mais de meia dúzia de partículas. Dois anos atrás, os pesquisadores liderados por Christian Roos, junto com colegas da Alemanha e da Grã-Bretanha, apresentou um método eficiente para a caracterização de estados quânticos complexos. Contudo, apenas estados fracamente emaranhados poderiam ser descritos com este método. Esta questão foi contornada por um novo método apresentado no ano passado pelos teóricos liderados por Peter Zoller, que pode ser usado para caracterizar qualquer estado emaranhado. Juntamente com os físicos experimentais Rainer Blatt e Christian Roos e sua equipe, agora eles demonstraram esse método em laboratório.

p Simulações quânticas em sistemas maiores

p "O novo método é baseado na medição repetida de transformações selecionadas aleatoriamente de partículas individuais. A avaliação estatística dos resultados da medição fornece informações sobre o grau de emaranhamento do sistema, "explica Andreas Elben da equipe de Peter Zoller. Os físicos austríacos demonstraram o processo em um simulador quântico que consiste em vários íons dispostos em uma fileira em uma câmara de vácuo. A partir de um estado simples, os pesquisadores permitem que as partículas individuais interajam com a ajuda de pulsos de laser e, assim, gerem emaranhamento no sistema.

p "Realizamos 500 transformações locais em cada íon e repetimos as medições um total de 150 vezes para, então, sermos capazes de usar métodos estatísticos para determinar informações sobre o estado de emaranhamento a partir dos resultados da medição, "explica o estudante de doutorado Tiff Brydges do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica.

p No trabalho agora publicado em Ciência , os físicos de Innsbruck caracterizaram o desenvolvimento dinâmico de um sistema consistindo de 10 íons, bem como de um subsistema consistindo de dez íons de uma cadeia de 20 íons. "No laboratório, este novo método nos ajuda muito, porque nos permite entender nosso simulador quântico ainda melhor, e, por exemplo, para avaliar a pureza do emaranhamento com mais precisão, "diz Christian Roos, que assume que o novo método pode ser aplicado com sucesso a sistemas quânticos com até várias dezenas de partículas.