Uma Reviravolta Quântica: Cientistas Criam Estados “quentes” do Gato de Schrödinger
Crédito: Universidade de Innsbruck/Harald Ritsch
A física quântica há muito tempo exige extrema precisão e temperaturas ultrabaixas para observar seus fenômenos mais alucinantes. Mas um avanço de pesquisadores em Innsbruck, na Áustria, desafia essa suposição, revelando que estados quânticos podem persistir mesmo em ambientes mais quentes e menos controlados.
Em um novo estudo publicado na Science Advances, uma equipe da Universidade de Innsbruck e do Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica (IQOQI) da Academia Austríaca de Ciências gerou com sucesso estados de gato de Schrödinger “quentes” — um tipo de superposição quântica — dentro de um ressonador de micro-ondas supercondutor.
O que são Estados de Gato de Schrödinger?
Nomeados em homenagem ao famoso experimento mental de Erwin Schrödinger, no qual um gato está vivo e morto ao mesmo tempo, os estados de gato representam a realidade quântica em que um sistema existe em dois estados distintos simultaneamente. Embora tais efeitos já tenham sido observados em sistemas frios cuidadosamente preparados, esta nova pesquisa marca a primeira vez que eles foram criados a partir de estados termicamente excitados — ou “quentes”.
“Schrödinger presumiu um gato vivo, ou quente, em seu experimento mental”, diz Gerhard Kirchmair, coautor principal do estudo. “Queríamos saber se os efeitos quânticos ainda poderiam emergir sem partir do estado fundamental ‘frio’.”
O Experimento: Aquecendo as Coisas
Os pesquisadores usaram um qubit transmon dentro de um ressonador de micro-ondas supercondutor para criar seus estados quânticos. Em vez de resfriar o sistema a quase zero absoluto (o método usual), eles criaram estados de gato em temperaturas de até 1,8 Kelvin — cerca de 60 vezes mais quente do que o ambiente circundante na cavidade.
Sua equipe empregou dois protocolos especializados — anteriormente usados apenas para sistemas frios — para produzir superposições nessa configuração mais quente. Notavelmente, esses métodos adaptados funcionaram, gerando interferências quânticas distintas, apesar do calor adicional.
Repensando os Limites de Temperatura Quântica
“Muitos cientistas estavam céticos no início”, diz Thomas Agrenius, físico teórico da equipe. “Como a temperatura é tipicamente vista como uma assassina quântica, ela tende a destruir estados quânticos delicados. Mas nossas medições mostram que a interferência quântica pode sobreviver, mesmo em temperaturas elevadas.”
O principal experimentalista Ian Yang acrescenta: “O que demonstramos é que estados quânticos altamente mistos com propriedades quânticas genuínas ainda podem ser projetados sob essas condições.”
Um Novo Caminho para as Tecnologias Quânticas
As implicações desta pesquisa podem repercutir em todo o mundo da ciência quântica. Resfriar um sistema ao seu estado fundamental costuma ser um dos maiores desafios técnicos em experimentos quânticos. Este novo método pode abrir caminho para tecnologias quânticas que funcionam em condições imperfeitas, especialmente em sistemas complexos como osciladores nanomecânicos, onde atingir temperaturas ultrabaixas é difícil.
“Isso abre novas portas”, diz Oriol Romero-Isart, que liderou a parte teórica do projeto e agora é Diretor do ICFO em Barcelona. “Mostramos que, com as interações corretas, a temperatura não é necessariamente uma barreira.”
Conclusão
Longe de ser uma mera curiosidade acadêmica, essa conquista desafia uma premissa fundamental da ciência quântica: a de que calor e comportamento quântico não se misturam. Como afirma Kirchmair: “Se conseguirmos projetar as interações corretas dentro de um sistema, a temperatura pode deixar de ter importância”.
Isso pode ser um divisor de águas para o futuro da computação quântica, dos sensores e de outras tecnologias de próxima geração — aproximando-nos um passo mais do aproveitamento dos efeitos quânticos no mundo real e imperfeito.
Leia o Artigo Original Phys.org
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