A importância do trabalho dos físicos Serge Haroche (francês) e
David Wineland (norte americano) que mereceram a atenção do comité Nobel é
tanto de ordem prática (tecnológica) como de ordem teórica. Ambos estão
intimamente relacionados, e deles falarei com algum pormenor.
O físico francês fez uma “caixa” (tecnicamente, “cavidade
QED”) que contêm radiação no domínio do micro-ondas, e tornou-se no mais famoso
“domador” de fotões. Ele conseguiu esta proeza com espelhos que
reflectem milhões de vezes a radiação contida na caixa antes de ser absorvida
pelas paredes ou “decair”.
O físico americano também construiu uma caixa não para a radiação
micro-ondas mas para iões e incidindo luz laser sobre os pobres iões
prisioneiros arrefeceu-os por este
método, impedindo-os de escapar da ratoeira, e deste modo as suas propriedades
podiam ser investigadas mais facilmente na ausência de movimento térmico. , Os iões mantêm-se separados pela sua repulsão
electrostática, a uma distância de pelo menos 2
exp -5) m.
Qual a razão de se manterem prisioneiros fotões e
iões?
Aqui entra a teoria, mais exactamente a mecânica
quântica (MQ). O que os dois laureados nobel pretendiam era simplesmente
implementar experimentalmente o famoso princípio
da sobreposição.
O princípio
da sobreposição apesar de fundamental para a MQ é um dos princípios mais controversos e
incompreendidos. Schrodinger inventou uma pequena história para ilustrar o
referido princípio.
Imaginemos o interior de uma caixa fechada, e um
gato (não um ião ou fotão…) nele contido. Alguém dispara para o seu interior e
o nosso senso comum pensará: o pobre gato está vivo OU morto. Erro! Segundo o
princípio da sobreposição o gato está simultaneamente vivo E morto. Esta é a
essência do princípio da sobreposição.
Se o estado do gato morto for denotado por |0> e
gato vivo por |1> o princípio da
sobreposição permite-nos escrever:
Estado do gato = |0> + |1>
Vamos dar um salto e pensar nos computadores. O
estado do sistema pode ser descrito por ligado = 1 ou desligado = 0, e temos 1
bit de informação. O estado do sistema pode ser descrito como
|0> + |1> = 1 qbit
Esta é a essência do computador quântico: 1 qbit
representa que o estado do sistema pode estar simultaneamente nos estados |1> E |0>, e voltamos à era dos
computadores analógicos ( agora baptizados de computadores quânticos por razões
óbvias) mas agora com uma velocidade exponencialmente superior à dos actuais
computadores digitais.
Há outra propriedade fundamental da MQ que se
incorpora nos computadores quânticos – o “entanglement of states” ou estados
emaranhados (detesto essa tradução, mas é a que existe…) - mas como o texto já
vai longo prometo outro post para escrever sobre essa realidade tão fundamental
e maravilhosa.
Voltando aos laureados. Com os seus trabalhos de
alta precisão conseguem manipular sistemas atómicos de forma a criar estados de
sobreposição para os futuros computadores quânticos ( para os mais entusiastas
estamos a pouco mais de 5 anos dessa nova geração de computadores.
Outra curiosidade: estes trabalhos já permitiram a
construção de um relógio atómico de mais alta precisão, com tal precisão que se
esse relógio estivesse a funcionar desde o Big- Bang ( aproximadamente 14 mil
milhões) o seu desvio da hora não seria mais de 5 segundos. Espantoso!
Mas para mim o mais espantoso é de ordem teórica.
Era uma crença arreigada dos pais fundadores da MQ
(Bohr, Heisenberg, Scrodinger) que era impossível estudar sistemas atómicos
individuais. Mas agora existem iões
isolados em caixas especiais!!!
E mesmo para terminar: estas experiências que
mereceram o Nobel foram incomparavelmente mais baratas que as experiências da
CERN !!
E assim avança a Ciência.
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