A luz pode se comportar como um imã

A luz pode se comportar como um imã

Quando sujeitos às leis da mecânica quântica, sistemas feitos de muitas partículas em interação podem exibir um comportamento tão complexo que sua descrição quantitativa desafia as capacidades dos computadores mais poderosos do mundo. Em 1981, o físico visionário Richard Feynman argumentou que podemos simular esse comportamento complexo usando um aparato artificial governado pelas mesmas leis quânticas - o que veio a ser conhecido como um "simulador quântico".

Um exemplo de um sistema quântico complexo é o dos ímãs colocados a temperaturas realmente baixas. Perto do zero absoluto (-273,15 graus Celsius), os materiais magnéticos podem passar pelo que é conhecido como "transição de fase quântica". Como uma transição de fase convencional (por exemplo, gelo derretendo na água ou evaporando em vapor), o sistema ainda alterna entre dois estados, exceto que próximo do ponto de transição, o sistema manifesta o entrelaçamento quântico - a característica mais profunda prevista pela mecânica quântica. Estudar esse fenômeno em materiais reais é uma tarefa incrivelmente desafiadora para os físicos experimentais.

Mas os físicos liderados por Vincenzo Savona na EPFL criaram um simulador quântico que promete resolver o problema. "O simulador é um dispositivo fotônico simples que pode ser facilmente construído e executado com as técnicas experimentais atuais", diz Riccardo Rota, o pós-doutorado no laboratório de Savona que liderou o estudo. "Mas, mais importante, ele pode simular o comportamento complexo de ímãs reais interagindo a temperaturas muito baixas".

O simulador pode ser construído usando circuitos supercondutores - a mesma plataforma tecnológica usada em computadores quânticos modernos. Os circuitos são acoplados a campos de laser de tal forma que causam uma interação efetiva entre as partículas de luz (fótons). "Quando estudamos o simulador, descobrimos que os fótons se comportavam da mesma maneira que os dipolos magnéticos ao longo da transição da fase quântica em materiais reais", diz Rota. Em resumo, agora podemos usar fótons para executar um experimento virtual em ímãs quânticos em vez de ter que configurar o experimento em si.

"Somos teóricos", diz Savona. "Nós criamos a idéia para este simulador quântico específico e modelamos seu comportamento usando simulações computacionais tradicionais, o que pode ser feito quando o simulador quântico aborda um sistema pequeno o suficiente. Nossas descobertas provam que o simulador quântico que propomos é viável, e estamos agora em conversações com grupos experimentais que gostariam de realmente construí-lo e usá-lo ".

Compreensivelmente, Rota está animado: "Nosso simulador pode ser aplicado a uma ampla classe de sistemas quânticos, permitindo que os físicos estudem vários fenômenos quânticos complexos. É um avanço verdadeiramente notável no desenvolvimento de tecnologias quânticas".

Artigo:

Riccardo Rota, Fabrizio Minganti, Cristiano Ciuti, Vincenzo Savona. Regime Crítico Quântico em uma Malha Fotônica Não Linear Quadraticamente Impulsionada . Physical Review Letters , 2019; 122 (11) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.122.110405

Fonte:

www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190321130358.htm

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