Uma equipe de cientistas da Universidade de Ottawa está oferecendo insights sobre os mistérios do emaranhamento quântico. Seu estudo recente, intitulado "Estendendo a região conhecida de caixas não locais que colapsam a complexidade da comunicação" e publicado em Physical Review Letters (PRL), revela que várias extensões teóricas da teoria quântica são consideradas não físicas quando testadas em relação ao princípio da complexidade da comunicação não trivial.



Essas extensões da teoria quântica podem ser simbolizadas por uma série de caixas não locais, que são dispositivos teóricos usados ​​para ilustrar certos aspectos do emaranhamento e da não localidade quântica.

O estudo foi conduzido por Anne Broadbent, professora titular e chefe de pesquisa do Departamento de Matemática e Estatística da Universidade de Ottawa, juntamente com Pierre Botteron, Ph.D. candidato da Universidade de Toulouse, França, que também é estudante pesquisador visitante na Universidade de Ottawa, e Marc-Olivier Proulx, ex-aluno de mestrado do Departamento de Física da Universidade de Ottawa.

Os princípios da mecânica quântica têm sido tradicionalmente a estrutura ideal para a compreensão do comportamento das partículas e do emaranhamento quântico. No entanto, o limite de Tsirelson – um conceito da física quântica que lida com correlações entre partículas distantes – e as restrições impostas levaram os cientistas a questionar se uma teoria mais ampla é possível.

Isto deu origem a caixas não locais, que são expansões teóricas da teoria quântica, como um meio de explorar uma representação mais holística do universo. Esta pesquisa centra-se no uso da complexidade de comunicação não trivial para avaliar a viabilidade de caixas não locais.

“Nossa pesquisa aumenta nossa compreensão das restrições e fronteiras das extensões da teoria quântica e fornece informações sobre os enigmas do emaranhamento quântico”, diz o professor Broadbent.

O emaranhamento quântico, um fenômeno cativante descrito pela mecânica quântica, tem atraído atenção significativa na comunidade científica. O Prémio Nobel de 2022 foi atribuído a Aspect, Clauser e Zeilinger pelas suas experiências inovadoras com fotões emaranhados, revelando a violação das desigualdades de Bell e sendo pioneiras na ciência da informação quântica.

Apesar do poder da mecânica quântica, a existência do limite de Tsirelson levanta a questão de saber se existe uma teoria mais abrangente para descrever o mundo natural com precisão. Este estudo investiga caixas não locais como potenciais generalizações da mecânica quântica, visando determinar sua realizabilidade física.

A pesquisa começou em 2018 com a tese de mestrado de Marc-Olivier Proulx, que conduziu sob a supervisão da Professora Anne Broadbent na Universidade de Ottawa e sob a co-orientação do falecido Professor David Poulin da Université de Sherbrooke.

Com base neste trabalho, Pierre Botteron, Ph.D. aluno do professor Broadbent, colaborou com Proulx para explorar ainda mais o domínio das caixas não locais e o postulado da complexidade da comunicação não trivial. A investigação envolveu análise teórica e modelagem matemática rigorosa baseada em estruturas e princípios estabelecidos da mecânica quântica.

"Nosso estudo revela que numerosas generalizações teóricas da teoria quântica, representadas por diferentes famílias de caixas não locais, são consideradas não físicas quando submetidas ao postulado da complexidade da comunicação não trivial. Essas descobertas expandem a compreensão das limitações enfrentadas na generalização da mecânica quântica e fornecer informações valiosas sobre a natureza do emaranhamento quântico", explica o professor Broadbent.

A exploração de caixas não locais como uma generalização da mecânica quântica melhorou nossa compreensão dos limites da teoria quântica. Ao investigar o postulado da complexidade da comunicação não trivial, os cientistas de uOttawa descobriram uma gama mais ampla de generalizações rejeitadas como não físicas. Esta pesquisa abre as portas para o progresso na ciência da informação quântica e aprofunda nossa compreensão dos fenômenos de emaranhamento quântico.

Mais informações: Pierre Botteron et al, Estendendo a região conhecida de caixas não locais que reduzem a complexidade da comunicação, Cartas de revisão física (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.070201. No arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2302.00488
Informações do diário: Cartas de revisão física , arXiv

Fornecido pela Universidade de Ottawa