Uma das características mais fundamentais da física quântica é a não localidade de Bell:o fato de que as previsões da mecânica quântica não podem ser explicadas por nenhuma teoria local (clássica). Isso tem consequências conceituais notáveis ​​e aplicações de longo alcance em informações quânticas.

Contudo, em nossa experiência cotidiana, objetos macroscópicos parecem se comportar de acordo com as regras da física clássica, e as correlações que vemos são locais. É este realmente o caso, ou podemos desafiar essa visão? Em um artigo recente em Cartas de revisão física , cientistas da Universidade de Viena e do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica (IQOQI) da Academia Austríaca de Ciências demonstraram que é possível preservar totalmente a estrutura matemática da teoria quântica no limite macroscópico. Isso poderia levar a observações de não localidade quântica na escala macroscópica.

Nossa experiência cotidiana nos diz que os sistemas macroscópicos obedecem à física clássica. Portanto, é natural esperar que a mecânica quântica deva reproduzir a mecânica clássica no limite macroscópico. Isso é conhecido como o princípio da correspondência, conforme estabelecido por Bohr em 1920. Um argumento simples para explicar esta transição da mecânica quântica para a mecânica clássica é o mecanismo de granulação grossa:se as medições realizadas em sistemas macroscópicos têm resolução limitada e não podem resolver partículas microscópicas individuais, então os resultados se comportam classicamente.

Tal argumento, aplicado a correlações de Bell (não locais), leva ao princípio da localidade macroscópica. De forma similar, as correlações quânticas temporais se reduzem às correlações clássicas (realismo macroscópico) e a contextualidade quântica se reduz à não contextualidade macroscópica. Acreditava-se fortemente que a transição quântica para clássica é universal, embora faltasse uma prova geral. Para ilustrar o ponto, tomemos o exemplo da não localidade quântica.

Suponha que temos dois observadores distantes, Alice e Bob, que desejam medir a força da correlação entre seus sistemas locais. Podemos imaginar uma situação típica em que Alice mede sua minúscula partícula quântica e Bob faz o mesmo com a dele e eles combinam seus resultados observacionais para calcular a correlação correspondente. Uma vez que seus resultados são inerentemente aleatórios (como é sempre o caso em experimentos quânticos), eles devem repetir o experimento um grande número de vezes para encontrar a média das correlações. A suposição principal neste contexto é que cada execução do experimento deve ser repetida exatamente nas mesmas condições e independentemente de outras execuções, que é conhecido como pressuposto IID (independente e distribuído de forma idêntica).

Por exemplo, ao realizar lançamentos aleatórios de moeda, precisamos garantir que cada lançamento seja justo e imparcial, resultando em uma probabilidade medida de (aproximadamente) 50% para cara / coroa após muitas repetições. Tal suposição desempenha um papel central nas evidências existentes para a redução à clássica no limite macroscópico. Contudo, experimentos macroscópicos consideram aglomerados de partículas quânticas que são agrupadas e medidas em conjunto com uma resolução limitada (granulação grossa). Essas partículas interagem umas com as outras, portanto, não é natural supor que as correlações no nível microscópico sejam distribuídas em unidades de pares independentes e idênticos. Se então, o que acontece se abandonarmos o pressuposto do IID? Ainda alcançamos a redução para a física clássica no limite de um grande número de partículas?

Em seu trabalho recente, Miguel Gallego (Universidade de Viena) e Borivoje Dakić (Universidade de Viena e IQOQI) mostraram que, surpreendentemente, as correlações quânticas sobrevivem no limite macroscópico se as correlações não forem distribuídas IID no nível dos constituintes microscópicos.

"A suposição do IID não é natural quando se lida com um grande número de sistemas microscópicos. Pequenas partículas quânticas interagem fortemente e as correlações quânticas e emaranhados são distribuídos em todos os lugares. Dado tal cenário, revisamos os cálculos existentes e fomos capazes de encontrar o comportamento quântico completo na escala macroscópica. Isso é totalmente contra o princípio da correspondência, e a transição para a classicidade não ocorre ", diz Borivoje Dakić.

Ao considerar os observáveis ​​de flutuação (desvios dos valores esperados) e uma certa classe de estados de muitos corpos emaranhados (estados não-IID), os autores mostram que toda a estrutura matemática da teoria quântica (por exemplo, Regra de Born e o princípio da superposição) é preservado no limite. Está Propriedade, que eles chamam de comportamento quântico macroscópico, permite que eles mostrem diretamente que a não localidade de Bell é visível no limite macroscópico. "É incrível ter regras quânticas na escala macroscópica. Só temos que medir as flutuações, desvios dos valores esperados, e veremos fenômenos quânticos em sistemas macroscópicos. Acredito que isso abre a porta para novos experimentos e aplicações, "diz Miguel Gallego.