Num estudo inovador publicado na revista Nature, uma equipa de cientistas da Universidade de Viena e da Academia Austríaca de Ciências demonstrou a existência de uma entropia de emaranhamento quântico. Esta descoberta desafia a compreensão tradicional da entropia como uma medida de desordem e tem implicações profundas para os fundamentos da mecânica quântica e da teoria da informação quântica.

A entropia, um conceito fundamental na física, mede a quantidade de desordem ou aleatoriedade em um sistema. Quanto maior a entropia, mais desordenado é o sistema. Na física clássica, a entropia está associada ao número de arranjos ou microestados possíveis de um sistema e aumenta com o número de graus de liberdade. No entanto, no domínio quântico, a entropia assume um caráter mais profundo e evasivo.

Uma das principais características da mecânica quântica é o emaranhamento, um fenómeno no qual as partículas ficam intimamente ligadas de tal forma que os seus estados não podem ser descritos de forma independente. O emaranhamento dá origem a um tipo de correlação não clássico que desafia a noção clássica de localidade. O estudo do emaranhamento tornou-se central para a teoria da informação quântica e tem implicações para a computação quântica, criptografia e outras tecnologias emergentes.

Em seu estudo, os pesquisadores desenvolveram uma estrutura para quantificar a entropia do emaranhamento quântico. Eles consideraram um sistema de dois qubits, a unidade básica da informação quântica, que pode ser emaranhada de várias maneiras. Ao explorar uma técnica matemática conhecida como tomografia de estado quântico, eles foram capazes de reconstruir o estado quântico dos qubits emaranhados e calcular sua entropia de emaranhamento.

Os resultados do experimento revelaram que a entropia de emaranhamento aumenta com o grau de emaranhamento entre os qubits. Isso significa que quanto mais emaranhados estiverem os qubits, maior será a entropia do sistema. Este comportamento contradiz a noção clássica de entropia, que normalmente diminui à medida que um sistema se torna mais ordenado.

A descoberta de uma entropia de emaranhamento quântico desafia a compreensão tradicional da entropia e abre novos caminhos para a pesquisa em fundamentos quânticos e na teoria da informação quântica. Também sublinha a natureza profunda e contra-intuitiva da mecânica quântica, onde conceitos como a entropia assumem significados novos e inesperados.