p Físicos teóricos do Trinity College Dublin encontraram uma ligação profunda entre uma das características mais marcantes da mecânica quântica - emaranhamento quântico - e termalização, que é o processo pelo qual algo entra em equilíbrio térmico com seus arredores. p Seus resultados são publicados hoje [sexta-feira, 31 de janeiro de 2020] na prestigiosa revista Cartas de revisão física .

p Todos nós estamos familiarizados com a termalização - pense em como o seu café atinge a temperatura ambiente com o tempo. O emaranhamento quântico, por outro lado, é uma história diferente.

p Ainda trabalho realizado por Marlon Brenes, Ph.D. Candidato, e o professor John Goold da Trinity, em colaboração com Silvia Pappalardi e Professor Alessandro Silva na SISSA na Itália, mostra como os dois estão intimamente ligados.

p Explicando a importância da descoberta, Professor Goold, líder do grupo QuSys da Trinity, explica:

p "O emaranhamento quântico é uma característica contra-intuitiva da mecânica quântica, o que permite que partículas que interagiram umas com as outras em algum ponto no tempo se correlacionem de uma forma que não é possível classicamente. As medições em uma partícula afetam os resultados das medições da outra - mesmo que estejam a anos-luz de distância. Einstein chamou esse efeito de 'ação fantasmagórica à distância'. "

p "Acontece que o emaranhamento não é apenas assustador, mas onipresente e, na verdade, o que é ainda mais surpreendente é que vivemos em uma época em que a tecnologia está começando a explorar esse recurso para realizar feitos que eram considerados impossíveis apenas alguns anos ir. Essas tecnologias quânticas estão sendo desenvolvidas rapidamente no setor privado, com empresas como Google e IBM liderando a corrida. "

p Mas o que tudo isso tem a ver com café frio?

p O professor Goold elabora:"Quando você prepara uma xícara de café e a deixa por um tempo, ela esfria até atingir a temperatura do ambiente. Isso é termalização. Em física dizemos que o processo é irreversível - como sabemos, nosso café, antes quente, não esfria e volta a esquentar magicamente. Como a irreversibilidade e o comportamento térmico surgem em sistemas físicos é algo que me fascina como cientista, pois se aplica a escalas tão pequenas quanto átomos, para xícaras de café, e até mesmo para a evolução do próprio universo. Na física, a mecânica estatística é a teoria que visa compreender esse processo de uma perspectiva microscópica. Para sistemas quânticos, o surgimento da termalização é notoriamente complicado e é o foco central desta pesquisa atual. "

p Então, o que tudo isso tem a ver com emaranhamento e o que seus resultados dizem?

p "Na mecânica estatística, existem várias maneiras diferentes, conhecidos como conjuntos, em que você pode descrever como um sistema se termaliza, todos os quais são considerados equivalentes quando você tem um grande sistema (aproximadamente em escalas de 10 ^ 23 átomos). Contudo, o que mostramos em nosso trabalho é que não apenas o emaranhamento está presente no processo, mas sua estrutura é muito diferente, dependendo da maneira que você escolher para descrever seu sistema. Então, nos dá uma maneira de testar questões fundamentais em mecânica estatística. A ideia é geral e pode ser aplicada a uma gama de sistemas tão pequenos quanto alguns átomos e tão grandes quanto buracos negros. "

p Marlon Brenes, Ph.D. candidato na Trinity e primeiro autor do artigo, usou supercomputadores para simular sistemas quânticos para testar a ideia.

p Brenes, um especialista numérico, disse:"As simulações numéricas para este projeto que realizei estão no limite do que pode ser feito atualmente no nível de computação de alto desempenho. Para executar o código, usei a instalação nacional, ICHEC, e a nova máquina Kay lá. Então, além de ser um ótimo resultado fundamental, o trabalho nos ajudou a realmente ultrapassar os limites desse tipo de abordagem computacional e estabelecer que nossos códigos e a arquitetura nacional estão tendo um desempenho de ponta. "