Versão simples do "Gato de Schrodinger" é criada por cientistas

Equipe conseguiu colocar um elétron dentro do silício em dois estados ao mesmo tempo - um deles chamado de superposição quântica.

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24 Junho 2010 | 09h51

Imagem ilustra movimento do elétron no silício. O elétron orbita um átomo de fósforo incorporado no silício (cinza). A distribuição da densidade, calculada por equações da mecânica quântica, é mostrada em amarelo. Um laser é acionado modificado o estado do elétron, mostrando a distribuição vista em verde. Na primeira rajada de laser à esquerda, elétrons ficam em superposição de estados, controlado por uma segunda rajada, também à esquerda, para dar a frequência necessária para detectá-la (direita). Crédito: UCL.

Imagem ilustra movimento do elétron no silício. O elétron orbita um átomo de fósforo incorporado no silício (cinza). A distribuição da densidade, calculada por equações da mecânica quântica, é mostrada em amarelo. Um laser é acionado modificado o estado do elétron, mostrando a distribuição vista em verde. Na primeira rajada de laser à esquerda, elétrons ficam em superposição de estados, controlado por uma segunda rajada, também à esquerda, para dar a frequência necessária para detectá-la (direita). Crédito: UCL.

A notável capacidade que um elétron tem de existir em dois lugares ao mesmo tempo foi controlada pela primeira vez no material eletrônico mais comum existente: o silício. Pesquisadores da Universidade College London, Surrey, Heriot-Watt e Instituto FOM dão mais um significativo passo rumo ao desenvolvimento de computadores quânticos. De acordo com um artigo publicado na Nature, os cientistas criaram uma versão simples do Gato de Schrodinger – que é paradoxalmente morto e vivo “ao mesmo tempo” – dentro do material a partir do qual vários chips são feitos.

“Esta é um verdadeiro avanço para a eletrônica moderna, e tem um enorme potencial para o futuro”, explica Bem Murdin, responsável pela equipe de fotônica em Surrey. “Lasers têm um impacto crescente na tecnologia, especialmente na transmissão de informações processadas entre computadores, e este acontecimento demonstra o seu possível poder de processar informações dentro do próprio computador”.

Para o experimento, os pesquisadores usaram um infravermelho curto com frequência intensa do laser Dutch FELIX para colocar um elétron dentro do silício em dois estados ao mesmo tempo – um deles chamado superposição quântica. Em seguida, demonstraram que o estado de superposição poderia ser controlado de forma que os elétrons emitissem uma rajada de luz em um tempo definido depois que a superposição ocorreu. A explosão de luz é chamada de eco de fótons e sua observação prova que há controle total sobre o estado quântico dos átomos.


Um computador usando uma base de silicone é apenas uma das possibilidades na computação quântica. A próxima geração de dispositivos deve usar estas superposições para fazer cálculos quânticos, que tornariam a computação bem mais veloz, eficiente e segura. “Nosso trabalho mostra que o que a engenharia quântica já demonstrou por físicos nucleares em instrumentos muito sofisticados chamados armadilhas de átomos frios podem ser implementada em chips de silício usados na fabricação dos mais comuns tipos de transistores”, ressalta Murdin.

Gato onipotente

O Gato de Schrodinger é um experimento mental desenvolvido por Erwin Schrodinger em 1935 para ilustrar uma das estranhas naturezas da Física Quântica: as superposições quânticas, que seriam a combinação de todos os possíveis estados de um sistema (ou de uma partícula subatômica). Parte do seguinte princípio: se um gato está dentro de uma caixa contendo veneno, podemos apenas dizer que ele está vivo E morto. Ao abrir a caixa, finalmente, podemos dizer se o gato está vivo OU morto. Da mesma maneira, na Física Quântica é aceitável que a superposição sofre colapso apenas em um estado definido no momento da medição quântica.

O que Schrodinger queria mostrar com esta ilustração é que é difícil dizer quando o sistema quântico pode ser uma mistura de estados, tornando-se uma coisa ou outra. A teoria tenta mostrar o princípio da incerteza em relação ao estado em que uma partícula subatômica se encontra. No momento da medição ou simples observação, a superposição de estados – caráter de onda e matéria ao mesmo tempo – entra em colapso, de forma que apenas um estado prevalece.

Partícula onipresente

Experiências já demonstraram que um único fóton pode ser enviado por duas trajetórias diferentes ao mesmo tempo. Ao final do trajeto, a partícula interage com ela mesma, produzindo o chamado padrão de interferência. Como na história do gato, o fóton exibe duas características alternativas, assumindo uma função de onda para viajar nas duas rotas em apenas um movimento.

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