Sistemas de comunicação baseados no fenômeno quântico das correlações não locais podem permitir a transmissão totalmente segura de informações. Para garantir o funcionamento desses sistemas, pesquisadores vêm desenvolvendo novos protocolos que testem a eficiência das correlações não locais na presença de imprecisões e ruídos. Um experimento realizado por Sabine Wollmann, da Universidade de Bristol, Reino Unido, Roope Uola, da Universidade de Genebra, Suíça, e Ana Costa, da Universidade Federal do Paraná (UFPR) avaliou a robustez de protocolos para um tipo especial de correlação quântica, o chamado quantum steering, ou direcionamento quântico, com resultados promissores para aplicações tecnológicas.
“A noção de direcionamento quântico foi introduzida pelo físico Erwin Schrödinger em 1935, dentro do contexto do paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR), para nomear a habilidade de um observador em afetar o estado em um sistema muito remoto por meio de medições locais”, Costa explica no vídeo abaixo. “Apesar de já ter sido discutido anos atrás, foi só recentemente em 2007 que o conceito foi formalizado.”
No experimento realizado por Costa e seus colegas, dois fótons correlacionados são gerados e separados, cada partícula de luz seguindo por um caminho, com um conjunto distinto de aparelhos de medida representando dois observadores separados, chamados de Alice e Bob. Se o estado do sistema de dois fótons for direcionável, então as medidas locais realizadas por Alice podem controlar ou direcionar remotamente o resultado das medidas feitas por Bob. “O direcionamento pode ser associado ao caso em que os dispositivos de medição são bem caracterizados em uma das partes, e a outra parte é tratada como uma caixa preta, ao contrário do emaranhamento quântico, em que ambas as partes são bem caracterizadas, e da não localidade de Bell, em que ambas as partes são tratadas como caixas pretas”, explica a física da UFPR.
Os pesquisadores testaram experimentalmente duas classes de critérios de direcionamento quântico tais que Alice e Bob não precisam compartilhar um referencial de direções espaciais em comum para realizarem suas medições. Uma das classes se baseia em relações de incerteza que as medições realizadas por Bob devem satisfazer para os casos das entropias generalizadas de Tsalis e de Rényi. O outro critério de direcionamento testado é limitado pela dimensão do sistema, com suposições mínimas sobre os dispositivos de medição de Bob. Os resultados dos testes para diferentes ângulos de desalinhamento entre os referenciais de Alice e Bob mostraram que o critério de direcionamento limitado pela dimensão é mais robusto que os critérios entrópicos generalizados.
“Sempre há alguma imprecisão e a possibilidade de desalinhamento das medições”, Costa afirma. “Nossos resultados são interessantes pois, como requer menos suposições sobre as medições de Bob, o critério de direcionamento limitado pela dimensão se torna mais desejável para futuros protocolos de comunicação quântica.”
Costa participou da pesquisa com o apoio financeiro das agências CAPES e CNPq.
Artigo científico
Experimental Demonstration of Robust Quantum Steering?Sabine Wollmann, Roope Uola e Ana C. S. Costa
Phys. Rev. Lett. 125, 020404 – 10 de julho de 2020
ArXiv:1909.04001
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