O emaranhamento é uma propriedade da física quântica que se manifesta quando dois ou mais sistemas interagem de tal forma que seus estados quânticos não podem ser descritos independentemente. Na terminologia da física quântica, diz-se que eles estão emaranhados, ou seja, fortemente correlacionados. O emaranhamento é de suma importância para a computação quântica. Quanto maior o emaranhamento, mais otimizado e eficiente será o computador quântico.



Um estudo conduzido por pesquisadores vinculados ao Departamento de Física do Instituto de Geociências e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IGCE-UNESP) em Rio Claro, Brasil, testou um novo método de quantificar o emaranhamento e as condições para sua maximização. As aplicações incluem a otimização da construção de um computador quântico.

Um artigo sobre o estudo foi publicado como uma carta na Physical Review B .

O estudo mostrou como o teorema de Hellmann-Feynman se decompõe sob condições específicas. O teorema descreve a dependência da própria energia do sistema em um parâmetro de controle e é uma parte fundamental da mecânica quântica usada em disciplinas que vão da química quântica à física de partículas.

"Simplificando, propomos um análogo quântico do parâmetro Grüneisen amplamente utilizado em termodinâmica para explorar temperaturas finitas e pontos críticos quânticos. Em nossa proposta, o parâmetro quântico de Grüneisen quantifica o emaranhamento, ou entropia de von Neumann, em relação a um parâmetro de controle, que pode ser um campo magnético ou um determinado nível de pressão, por exemplo", disse Valdeci Mariano de Souza, último autor do artigo e professor do IGCE-UNESP, à Agência FAPESP.

"Usando nossa proposta, demonstramos que o emaranhamento será maximizado próximo aos pontos críticos quânticos e que o teorema de Hellmann-Feynman falha em um ponto crítico."

Para Souza, os resultados contribuem para a pesquisa em física básica e também podem impactar diretamente a computação quântica. Relembrando a previsão de 1965 do cofundador da Intel, Gordon Moore, de que o número de transistores usados ​​em computadores convencionais duplicaria a cada dois anos, ele disse que este rápido crescimento no poder dos computadores clássicos não poderia durar, enquanto os recentes avanços tecnológicos estão permitindo que a computação quântica progrida aos trancos e barrancos. limites, com gigantes como Google e IBM na liderança.

“Na computação convencional, a linguagem binária em termos de zeros e uns é usada para processar informações. A mecânica quântica, porém, sobrepõe estados e aumenta enormemente a capacidade de processamento. Daí o interesse crescente em pesquisas sobre emaranhamento quântico”, explicou.

O estudo foi proposto e desenhado por Souza, e contribuições importantes foram feitas por Lucas Squillante, pesquisador de pós-doutorado que ele orienta. Os demais colaboradores foram Antonio Seridonio (UNESP Ilha Solteira), Roberto Lagos-Monaco (UNESP Rio Claro), Luciano Ricco (Universidade da Islândia) e Aniekan Magnus Ukpong (Universidade de KwaZulu-Natal, África do Sul).

Mais informações: Lucas Squillante et al, parâmetro de Grüneisen como bússola de emaranhamento e a quebra do teorema de Hellmann-Feynman, Physical Review B (2023). DOI:10.1103/PhysRevB.108.L140403
Informações do diário: Revisão Física B

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