Segundo o princípio de incerteza de Heisenberg, não é possível medir, ao mesmo tempo, a posição e a velocidade de uma partícula com precisão absoluta. Em termos práticos, é como tentar tirar uma foto de um carro em movimento. Se a fotografia estiver nítida, você saberá onde ela está, mas não sua velocidade. Se a imagem sair borrada, a certeza se altera: você saberá que ele estava rápido, mas não sua posição precisa.
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No entanto, físicos liderados pela Universidade de Sydney, na Austrália, resolveram reformular o conceito introduzido em 1927. O estudo foi publicado na última quarta-feira (24/9) na revista científica Science Advances.
Para não quebrar a regra e medir com precisão a velocidade e posição, foi realizado um experimento compensatório, “empurrando” a incerteza para lugares com menos destaque, tornando as informações relevantes mais precisas.
“Pense na incerteza como o ar em um balão. Você não pode removê-la sem estourar o balão, mas pode apertá-lo para deslocá-lo. Foi isso que fizemos. Empurramos a inevitável incerteza quântica para lugares com os quais não nos importamos para que os detalhes sutis com os quais nos importamos possam ser medidos com mais precisão”, exemplifica um dos autores do artigo, Tingrei Tan, em comunicado.
O autor principal do artigo, Christophe Valahu, afirma que em sistemas quânticos a estratégia de ignorar algumas informações permite calcular alterações na posição e momento de uma partícula com muito mais precisão.
“Abdicamos de informações globais, mas ganhamos a capacidade de detectar pequenas mudanças com uma sensibilidade sem precedentes”, destaca o pesquisador.
Exemplo prático dos físicos
Para colocar em prática a ideia teorizada em 2017, os pesquisadores utilizaram um íon preso – átomo com carga elétrica aprisionada em armadilhas magnéticas –, que vibrava. Ao ser colocado em um tipo de estado inventado para a computação quântica, chamado estado de grade, foi possível medir a velocidade e a posição do íon simultaneamente com uma precisão maior que os métodos tradicionais.
“Não quebramos o princípio de Heisenberg. Nosso protocolo funciona inteiramente dentro da mecânica quântica. O esquema é otimizado para sinais pequenos, onde detalhes finos importam mais do que detalhes grosseiros”, ressalta o coautor do estudo, Ben Baragiola.
Avanço na tecnologia
Ser capaz de detectar alterações muita pequenas é essencial para a ciência e tecnologia. Sensores quânticos com alta precisão podem melhorar a navegação por ambientes em que o GPS não funciona, como submarinos e voos espaciais, aprimorar imagens médicas e biológicas, além de monitorar materiais e sistemas gravitacionais.
Reformulação no princípio da incerteza de Heisenberg pode melhorar o sistema de localização de submarinos
O experimento ainda está em fase laboratorial, porém pode se tornar um grande avanço tecnológico para o futuro. “Assim como os relógios atômicos transformaram a navegação e as telecomunicações, sensores aprimorados quânticos com extrema sensibilidade podem possibilitar indústrias totalmente novas”, exalta Valahu.
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