Dentro brevemente
- Os pesquisadores demonstraram que os campos quânticos relativísticos podem atuar como “trapaceadores universais”, permitindo que estados quânticos sejam gerados com interrupção mínima, devido aos seus infinitos locais de ligação.
- O estudo destaca as diferentes classificações de campos quânticos usando álgebras de von Neumann, sugerindo possíveis maneiras de identificar sistemas mais eficientes com capacidades de captura semelhantes.
- Embora certamente verdadeiras, as descobertas enfrentam desafios em aplicações do mundo real, especialmente em condições de gravidade onde a falsificação universal pode não ser possível.
A Fraude Quântica pode parecer a inspiração para um romance de Philip K. Dick que você conta a todos que leu, mas na realidade não o fez; no entanto, os pesquisadores relatam em um novo estudo que a manipulação quântica descreve estados quânticos reais que podem ser gerados com interrupção mínima.
Isto cria, sugere o pesquisador, “uma função do número infinito de capturas que existem no estado vazio das teorias de campo relativísticas quânticas”.
O estudo, publicado em uma versão anterior arXiv e no prelo em Physical Review Letters, conecta esse fenômeno contrafactual aos campos quânticos de equações sub-relativísticas, sugerindo que esses campos são recursos universais para o emaranhamento quântico.
Os pesquisadores investigaram um processo para “explorar” o emaranhamento quântico – uma maneira de remover estados emaranhados de um sistema quântico auxiliar, chamado de fraudador, sem alterar significativamente seu estado. Suas descobertas revelam que os campos quânticos relativísticos têm um reservatório infinito de emaranhamento que pode ser acessado com precisão quase uniforme.
Essa constatação fornece uma explicação prática para a decadência crônica que existe nos terrenos baldios dessas áreas.
O principal objetivo do projeto é provar que é possível, não necessariamente criar um sistema para explorar esta piscina infinita para fins práticos, disse John Cardy, da Universidade de Oxford, à New Scientist.
O emaranhamento quântico, considerado o núcleo da tecnologia quântica, foi criado e estudado de maneiras mais acessíveis do que a manipulação complexa de campos quânticos relativísticos. Conforme observado na New Scientist, os pesquisadores modernos também desenvolveram formas práticas de gerar atratividade que não dependem das construções teóricas testadas neste estudo.
Porém, isso não significa que a pesquisa seja apenas uma curiosidade, segundo os pesquisadores, conforme noticiado pela New Scientist.
Um dos membros da equipe de pesquisa, Alexander Stottmeister, da Leibniz University Hannover, explicou à New Scientist que os campos relativísticos quânticos têm uma espécie de infinito que não pode ser comparado a nenhum objeto quântico experimentalmente acessível. No entanto, o estudo de como esses campos permitem a manipulação quântica pode orientar os pesquisadores na identificação de sistemas quânticos funcionais com propriedades semelhantes, embora não idênticas. Estes sistemas podem não ser adequados para agarrar, mas ainda funcionam como ferramentas eficazes para atividades baseadas em agarrar.
O estudo também fornece uma estrutura para classificar objetos quânticos infinitos com base em suas propriedades emaranhadas, disse um autor, Henrik Wilming, conforme relatado pela New Scientist. As estatísticas do grupo revelaram que diferentes campos contêm diferentes tipos de interferência, que podem ser medidas de acordo com a facilidade com que apoiam a fraude. Esta separação pode fornecer uma compreensão mais profunda da importância da função de confinamento em todos os vários sistemas quânticos.
Métodos e Análise
A pesquisa se baseia na classificação matemática das álgebras de von Neumann, estruturas abstratas utilizadas para descrever sistemas quânticos. Essas álgebras são divididas em tipos, com álgebras do Tipo III, especialmente do Tipo III1_11, exibindo propriedades únicas que permitem o colapso universal. De acordo com a pesquisa, os campos quânticos relativísticos se enquadram nesta categoria, o que significa que podem fornecer estados emaranhados de qualquer tamanho e precisão sem alterar fundamentalmente a sua estrutura.
A equipe utilizou ferramentas matemáticas avançadas, incluindo a teoria modular e a classificação de estados quânticos, para descobrir esta conexão. Eles também se baseiam em trabalhos anteriores de van Dam e Hayden, que mostraram que certos estados quânticos podem suportar a transferência de carga sob certas condições.
Cientificamente, na mecânica quântica, as partículas em interação partilham uma relação mais forte do que qualquer coisa que possa ser explicada pela física clássica. Essa correlação é importante na computação quântica e em protocolos de comunicação seguros, como a distribuição de chaves quânticas.
Geralmente, o uso do emaranhamento elimina esse recurso. A fraude, no entanto, contradiz este conceito. Ao explorar certas propriedades dos sistemas quânticos, permite a criação de novos estados atrasados, sem reduzir o recurso original.
Isso provavelmente parece muito abstrato. (Deus sabe que parece assim escrevê-lo.) Mas, para compreender a fraude quântica, pode ajudar focar na ideia de “embrulhar como um recurso”, um recurso, como, para economizar e, metaforicamente, dinheiro . Podemos pensar na latência como uma moeda no mundo quântico – um recurso essencial que alimenta processos críticos como a computação quântica e a comunicação segura. Assim como o dinheiro, usar um título geralmente significa gastá-lo, deixando menos para atividades futuras. A fraude quântica, no entanto, é como retirar fundos de uma conta partilhada sem que ninguém perceba que o saldo mudou, permitindo a retirada de valor, deixando o recurso original aparentemente intocado.
“Como o banco está na mesma situação antes e depois do roubo do dinheiro, isso significa que ninguém pode vê-lo. Crime total”, disse Lauritz van Luijk à New Scientist.
Esta pesquisa também mostra que os campos relativísticos quânticos, que descrevem fenómenos como o vácuo do espaço, são particularmente adequados para esta tarefa.
Limitações e questões abertas
Apesar dessas considerações, o estudo apresenta limitações. O arcabouço teórico pressupõe condições ideais, como o controle completo de um sistema quântico com precisão infinita. As aplicações do mundo real, especialmente em ambientes gravitacionais, podem perturbar essas suposições. Por exemplo, o estudo cita trabalhos anteriores que sugerem que os efeitos da gravidade poderiam mudar a natureza das álgebras de von Neumann associadas aos campos quânticos, potencialmente eliminando totalmente o universo.
Embora a investigação mostre a viabilidade da fraude em princípio, a implementação prática continua difícil. Os pesquisadores observam que alcançar alta precisão requer a exploração de áreas crescentes do espaço, o que pode ser um desafio em ambientes experimentais.
Direções futuras
As descobertas – e as limitações listadas acima – apontam para vários caminhos para pesquisas futuras. Uma questão premente é se o dobramento infinito observado nos campos quânticos pode ser colocado em uso prático. A investigação mostra que é possível utilizar regiões locais do espaço-tempo para obter este recurso, mas princípios detalhados ainda não foram desenvolvidos.
Outra área de interesse é o efeito potencial da gravidade. Se os sistemas gravitacionais não tiverem uma força universal, isso pode servir como uma característica distintiva entre a teoria quântica de campos convencional e as teorias quânticas da gravidade. A compreensão dessas diferenças pode fornecer novos insights sobre a unificação da mecânica quântica e da relatividade geral.
Este estudo também convida à investigação de fraudes multipartidárias, onde a interferência envolve mais de duas partes. Os resultados preliminares sugerem que os campos quânticos relativísticos podem suportar tais configurações, mas os desafios práticos e teóricos são significativos.
Reinhard F. Werner, também da Leibniz Universität Hannover, foi membro da equipe de pesquisa.
Para uma visão mais aprofundada e técnica da pesquisa, revise os artigos em arXiv e no prelo em Physical Review Letters.
