O gato de Schrödinger é um experimento mental projetado para explicar a superposição quântica e a medição quântica, que são as principais características da física quântica. Neste experimento, o gato dentro da caixa pode estar vivo e morto ao mesmo tempo (superposição quântica), e seu estado (vivo ou morto) é decidido no momento em que a caixa é aberta (medida). Essa superposição e medição quântica não são apenas a base da física quântica, mas também garantem a segurança da computação quântica e da criptografia.
A equipe de pesquisa, composta pelos Drs. Seongjin Hong, Hyang-Tag Lim e Seung-Woo Lee, do Centro de Informações Quânticas do Instituto de Ciência e Tecnologia da Coréia (KIST, Presidente Seok Jin Yoon), deduziram e verificaram a relação de preservação de informações pela primeira vez na medição quântica . Isso fortalece a segurança das tecnologias de informação quântica, mesmo no domínio fraco da medição quântica.

Abrir a caixa (medição quântica) acomodando o gato para obter informações sobre se ele está vivo ou morto muda a condição inicial do gato estar morto e vivo ao mesmo tempo (superposição quântica) para apenas estar morto ou vivo. Em outras palavras, o gato está morto a partir do momento em que obtemos a informação de que ele "está morto", ou está vivo no momento em que obtemos a informação de que "está vivo". Devido à irreversibilidade das medições quânticas, o estado do gato não pode ser revertido.

No entanto, o que teria acontecido se a medição não tivesse sido feita completamente, ou seja, se a caixa tivesse sido aberta um pouco apenas para revelar o rabo do gato? Este evento é chamado de medição fraca em mecânica quântica. Nesse caso, informações completas sobre o estado do gato não podem ser obtidas, e o estado do gato pode ser revertido ao seu estado inicial usando a reversão de medição. Portanto, estabelecer uma relação de preservação da informação quântica considerando a quantidade de informação obtida, perturbada e reversível tem sido um desafio na física quântica e também uma tarefa importante para garantir a segurança da tecnologia quântica.

A equipe de pesquisa deduziu teoricamente uma relação de preservação da informação considerando a probabilidade de reversão juntamente com as relações existentes de ganho de informação e distúrbio de estado. Essa relação de preservação da informação foi verificada experimentalmente usando elementos ópticos lineares como placas de onda e polarizadores para implementar medidas fracas e "operações de reversão" e aplicando-as a um estado quântico tridimensional realizado por um único fóton. Essa relação de preservação de informações revela que obter mais informações sobre um estado quântico aumentando a intensidade da medição perturba mais o estado quântico. Ao mesmo tempo, também é mostrado que a probabilidade de reverter o estado perturbado ao seu estado inicial antes da medição fraca torna-se menor. Observe que, se fosse possível reverter um estado quântico perturbado para seu estado inicial, a segurança da criptografia quântica pode não ser garantida.

Drs. Hong e Lim, que lideraram o experimento deste estudo, e o Dr. Lee, que liderou a teoria, dizem que "este é o resultado de estabelecer perfeitamente que a tecnologia quântica é segura em princípio, provando que a quantidade total de informação de um O estado não pode ser aumentado nem mesmo por meio de medição. Esperamos que isso seja aplicado como uma tecnologia de otimização para computação quântica, criptografia quântica e teletransporte quântico."

A pesquisa foi publicada em Physical Review Letters . + Explorar mais

Estudo redefine quais informações são importantes em medições quânticas