Pesquisadores da Universidade Estadual Paulista desenvolveram um novo método para quantificar o emaranhamento quântico, desafiando as teorias tradicionais e potencialmente avançando a computação quântica. Este estudo enfatiza a importância do emaranhamento no aumento do poder de processamento e oferece insights sobre as limitações da computação clássica, destacando o rápido progresso da tecnologia quântica liderada por empresas como Google e IBM.
O emaranhamento é um princípio fundamental na física quântica e um fator crítico para a eficácia da computação quântica.
O emaranhamento é um fenômeno da física quântica onde dois ou mais sistemas se interconectam de uma maneira que torna impossível descrever seus estados quânticos separadamente. Quando os sistemas interagem e ficam emaranhados, eles apresentam fortes correlações. Este conceito é crucial para Computação quântica, já que o grau de emaranhamento influencia diretamente na otimização e eficiência de um computador quântico. Quanto mais emaranhados estiverem os sistemas, melhor será o desempenho do computador quântico.
Um estudo conduzido por pesquisadores vinculados ao Departamento de Física do Instituto de Geociências e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IGCE-UNESP) em Rio Claro, Brasil, testou um novo método de quantificar o emaranhamento e as condições para sua maximização. As aplicações incluem a otimização da construção de um computador quântico.
Um artigo sobre o estudo é publicado como uma Carta em Revisão Física B.
Quebrando o Teorema de Hellmann-Feynman
O estudo mostrou como o teorema de Hellmann-Feynman se decompõe sob condições específicas. O teorema descreve a dependência da própria energia do sistema em um parâmetro de controle e é uma parte fundamental da mecânica quântica usada em disciplinas que vão da química quântica à física de partículas.
“Simplificando, propomos um análogo quântico do parâmetro Grüneisen amplamente utilizado em termodinâmica para explorar temperaturas finitas e pontos críticos quânticos. Na nossa proposta, o parâmetro quântico de Grüneisen quantifica o emaranhamento, ou entropia de von Neumann, em relação a um parâmetro de controle, que pode ser um campo magnético ou um determinado nível de pressão, por exemplo”, Valdeci Mariano de Souza, último autor do artigo e professor do IGCE-UNESP, disse à Agência FAPESP. “Usando nossa proposta, demonstramos que o emaranhamento será maximizado nas proximidades de pontos críticos quânticos e que o teorema de Hellmann-Feynman falha em um ponto crítico.”
Para Souza, os resultados contribuem para a pesquisa básica em física e também podem impactar diretamente na computação quântica. Relembrando a previsão de 1965 do cofundador da Intel, Gordon Moore, de que o número de transistores usados em computadores convencionais duplicaria a cada dois anos, ele disse que este rápido crescimento no poder dos computadores clássicos não pode durar, enquanto os recentes avanços tecnológicos estão permitindo que a computação quântica progrida aos trancos e barrancos. , com gigantes como Google e IBM na liderança.
“Na computação convencional, a linguagem binária em termos de zeros e uns é usada para processar informações. A mecânica quântica, entretanto, sobrepõe estados e aumenta enormemente a capacidade de processamento. Daí o crescente interesse em pesquisas sobre emaranhamento quântico”, explicou.
Referência: “O parâmetro de Grüneisen como bússola de emaranhamento e a quebra do teorema de Hellmann-Feynman” por Lucas Squillante, Luciano S. Ricco, Aniekan Magnus Ukpong, Roberto E. Lagos-Monaco, Antonio C. Seridonio e Mariano de Souza, 6 Outubro de 2023, Revisão Física B.
DOI: 10.1103/PhysRevB.108.L140403
O estudo foi proposto e desenhado por Souza, e contribuições importantes foram feitas por Lucas Squillante, pesquisador de pós-doutorado que ele orienta. Os demais colaboradores foram Antonio Seridonio (UNESP Ilha Solteira), Roberto Lagos-Monaco (UNESP Rio Claro), Luciano Ricco (Universidade da Islândia) e Aniekan Magnus Ukpong (Universidade de KwaZulu-Natal, África do Sul).
A pesquisa que levou à produção do artigo contou com apoio da FAPESP por meio de projetos 11/22050-4 e 18/09413-0.
