ou, para simplificar, considerar dois quartos “entrelaçados”, cada um escondido sob um copo. Se duas pessoas, Bob e Alice, levassem cada um desses quartos para um quarto diferente, os quartos permaneceriam tanto cara como coroa até que uma pessoa levantasse o copo e observasse seu quarto; nesse ponto, ele se tornaria aleatoriamente cara ou Coroa. Se Alice levantasse primeiro a taça e a moeda fosse coroa, então quando Bob observou a moeda, também seria Coroa., Se você repetisse a experiência e as moedas fossem cobertas mais uma vez, elas voltariam a estar em um estado de superposição. Alice levantaria seu copo novamente e poderia encontrar sua moeda como cabeças desta vez. Bob então também encontraria sua moeda como cabeças. Se o primeiro trimestre é encontrado para ser cara ou coroa é inteiramente Aleatório.
similarmente, quando um pesquisador enrola dois fótons e então envia Cada um em direções diferentes sob condições cuidadosamente controladas, eles continuarão em um estado de superposição, tanto horizontalmente quanto verticalmente polarizado., Somente quando um dos fótons é medido, ambos adotam aleatoriamente apenas um dos dois possíveis estados de polarização.
“correlações quânticas são profundamente diferentes das correlações ordinárias”, diz Preskill. “E a aleatoriedade é a chave. Esta assustadora aleatoriedade intrínseca é o que incomodou Einstein. Mas é essencial para como o mundo quântico funciona.”
” os cientistas muitas vezes usam a palavra correlação para explicar o que está acontecendo entre essas partículas”, acrescenta Oskar Painter, o Professor John G Braun de Física Aplicada e física na Caltech., “Mas, na verdade, entrelaçar é a palavra perfeita.”
Emaranhamento para o n-Ésimo Grau
Desembaraçar a relação entre duas partículas emaranhadas pode ser difícil, mas o verdadeiro desafio é entender como centenas de partículas, se não mais, pode ser da mesma forma interligada.
de acordo com Manuel Endres, um professor assistente de física na Caltech, um dos primeiros passos para compreender o entrelaçamento de muitos corpos é criá-lo e controlá-lo no laboratório., Para isso, Endres e sua equipe usam uma abordagem de Força bruta: eles projetam e constroem experimentos laboratoriais com o objetivo de criar um sistema de 100 átomos entrelaçados.
“this is fundamentally extremely difficult to do”, Diz Endres. Na verdade, ele observa, seria difícil mesmo em uma escala muito menor. “Se eu criar um sistema onde eu gerar, por exemplo, 20 partículas entrelaçadas, e eu enviar 10 de uma maneira e 10 de outra, então eu tenho que medir se cada uma dessas primeiras 10 partículas está entrelaçada com cada um dos outros conjuntos de 10., Há muitas maneiras diferentes de olhar para as correlações.”
Enquanto a tarefa de descrever essas relações é difícil, descrevendo um sistema de 100 preso átomos com clássicos computador bits seria inimaginavelmente difícil. Por exemplo, uma descrição clássica completa de todas as correlações quânticas entre 300 partículas entrelaçadas exigiria mais bits do que o número de átomos no universo visível. “Mas esse é o objetivo e a razão pela qual estamos fazendo isso”, diz Endres., “As coisas ficam tão enredadas que você precisa de uma enorme quantidade de espaço para descrever a informação. É uma besta complicada, mas útil.”
“Geralmente, o número de parâmetros que você precisa para descrever o sistema está indo para ampliar exponencialmente”, diz Vidick, que está trabalhando na matemáticos e ferramentas computacionais para descrever o emaranhamento. “Ele explode muito rapidamente, o que, em geral, é por isso que é difícil fazer previsões ou simulações, porque você nem sequer pode representar esses sistemas na memória de seu laptop.,”
Para resolver esse problema, Vidick e seu grupo estão trabalhando na criação de representações computacionais do emaranhado de materiais que são mais simples e mais sucinta do que os modelos que existem atualmente.
“Quantum mechanics and the ideas behind quantum computing are forcing us to think outside the box,” he says.
um ecossistema frágil
outro factor na criação e controlo de sistemas quânticos tem a ver com a sua natureza delicada., Como Mimosa pudica, um membro da família pea também conhecida como a “planta sensível”, que se Baba quando suas folhas são tocadas, Estados entrelaçados podem facilmente desaparecer, ou colapsar, quando o ambiente muda ainda ligeiramente. Por exemplo, o ato de observar um estado quântico o destrói. “Nem sequer queres olhar para a tua experiência, ou respirar nela”, pintor de piadas. Acrescenta Preskill, ” não acenda a luz, e nem se atreva a entrar na sala.,”
O problema é que as partículas entrelaçadas se entrelaçam com o ambiente ao seu redor rapidamente, em uma questão de microssegundos ou mais rápido. Isto então destrói o estado original entrelaçado que um pesquisador pode tentar estudar ou usar. Mesmo um fóton perdido a voar através de uma experiência pode tornar tudo inútil.
“você precisa ser capaz de criar um sistema que está entrelaçado apenas com ele mesmo, não com o seu aparelho”, diz Endres. “Queremos que as partículas falem umas com as outras de forma controlada., Mas não queremos que falem com nada no mundo exterior.”
In the field of quantum computing, this fragility is problematic because it can lead to computational errors. Computadores quânticos têm a promessa de resolver problemas que os computadores clássicos não podem, incluindo aqueles em criptografia, química, modelagem financeira, e muito mais. Onde computadores clássicos usam bits binários (ou um” 1 “ou um” 0″) para carregar informações, computadores quânticos usam” qubits”, que existem em estados de” 1 “e” 0 ” ao mesmo tempo., Como Preskill, explica o qubits nesse estado misto, ou superposição, estaria vivo e morto, uma referência ao famoso experimento de pensamento proposto por Erwin Schrödinger em 1935, na qual um gato em uma caixa está vivo e morto até que a caixa é aberta, e o gato é observada para ser um ou o outro. Além do mais, aqueles qubits estão todos enredados. Se os qubits de alguma forma se separarem um do outro, o computador quântico seria incapaz de executar seus cálculos.,
Para abordar estas questões, Preskill e Alexei Kitaev (Caltech Ronald e Maxine Linde Professor de Física Teórica e Matemática e destinatário de um 2012 de Avanço Prêmio em Física Fundamental), juntamente com outros teóricos na universidade, desenvolveram um conceito para ocultar a informação quântica dentro de um quadro global preso estado, de modo que nenhum dos bits individuais têm a resposta. Esta abordagem é semelhante à distribuição de um código entre centenas de pessoas que vivem em diferentes cidades., Ninguém teria todo o código, então o código seria muito menos vulnerável à descoberta.