Descobriu-se que as entropias de emaranhamento de sistemas nucleares crescem à medida que o volume desses sistemas
Esquerda:partições onde o conjunto de pontos azuis ocupa uma região e o conjunto de pontos pretos outra região, semelhante a quantos sistemas funcionam. À direita:as partições que ocorrem nos núcleos, onde as partições dos pontos azuis e pretos ocupam as mesmas regiões. Crédito:Thomas Papenbrock. O emaranhamento é o que Einstein chamou de “ação assustadora à distância”. É uma parte fundamental do que distingue a mecânica quântica da nossa experiência cotidiana. Na mecânica quântica, os cientistas usam uma medida chamada entropia de emaranhamento para quantificar a quantidade de emaranhamento entre dois subsistemas – por exemplo, entre um sistema que está sendo estudado e seu ambiente.
Grandes entropias de emaranhamento indicam que um sistema tem fortes correlações com seu ambiente. Em muitos sistemas, as entropias de emaranhamento são proporcionais à área que separa um sistema do seu ambiente. Isto também é verdade para os buracos negros, onde o crescimento da entropia relacionado com a energia é proporcional à área do horizonte de eventos. Mas os núcleos dos átomos são diferentes. As complicadas interações nos núcleos levam a entropias de emaranhamento que crescem como o volume do sistema de interesse, e não como sua área de superfície.
Calcular o estado de um sistema quântico é difícil porque isso exige que os cientistas capturem com precisão o emaranhado do sistema com o seu ambiente. Pesquisas recentes quantificam entropias de emaranhamento para matéria de nêutrons.
Os pesquisadores estudaram entropias de emaranhamento entre o espaço de campo médio e seu ambiente em sistemas nucleares. O estudo foi publicado na revista Physical Review C .
Usando medidas relacionadas, a pesquisa também quantifica essa entropia para núcleos atômicos. Este trabalho pode contribuir para a computação quântica, ajudando os pesquisadores a entender como o número de operações necessárias para preparar um estado em um chip quântico cresce com o aumento da entropia de emaranhamento.
Como as entropias de emaranhamento são difíceis de calcular, os investigadores também derivaram relações para medidas mais fáceis de calcular. A pesquisa mostrou que as entropias de emaranhamento estão relacionadas a outras quantidades que são mais fáceis de calcular e que podem servir como testemunhas de emaranhamento.
Argumentos gerais também sugerem que a entropia de emaranhamento em sistemas nucleares cumpre uma lei de volume em vez de uma lei de área. Este trabalho testou e confirmou esses resultados calculando entropias de emaranhamento de modelos para núcleos atômicos e matéria de nêutrons.
