Os pesquisadores observam em tempo real a formação de um entrelaçamento quântico ⚛️
Graças a simulações muito precisas, pesquisadores das universidades de Viena e da China conseguiram observar em detalhes como dois elétrons se conectam quanticamente em apenas algumas attossegundos, uma escala de tempo ultracurta em que o entrelaçamento entre as partículas aparece.
Esse entrelaçamento quântico cria uma conexão tão íntima entre duas partículas que elas não podem mais ser descritas separadamente. Esse fenômeno é essencial para tecnologias como computadores e criptografia quânticos. O objetivo dos pesquisadores neste estudo era entender como esse entrelaçamento se origina desde as primeiras frações de segundo, observando interações entre um laser e átomos.
Para realizar esta pesquisa, os cientistas utilizaram um laser de altíssima frequência para arrancar um elétron do átomo de hélio, um processo que pode excitar um segundo. Este, então, permanece preso ao núcleo, mas em um estado energético diferente. Esse fenômeno cria uma conexão entre os dois elétrons: agora eles estão entrelaçados, o que significa que, ao estudar um deles, pode-se deduzir informações sobre o outro.
Os pesquisadores conseguiram mostrar que o "momento de nascimento" do elétron ejetado, ou seja, o instante em que ele deixa o átomo sob o impulso do laser, está intimamente ligado ao estado do elétron que permaneceu no átomo. Em termos quânticos, esse momento não tem uma existência definida: ele é uma superposição de vários momentos possíveis.
Essa superposição indica que o momento em que o elétron deixa o átomo depende da energia do elétron que ficou. Se este estiver em um estado de energia mais alta, é provável que o elétron tenha sido ejetado mais cedo. Por outro lado, uma energia mais baixa sugere uma partida mais tardia, em média da ordem de 232 attossegundos, que é um bilionésimo de bilionésimo de segundo.
Esse atraso é incrivelmente curto, mas permite que os pesquisadores meçam com precisão a ligação que se forma entre os dois elétrons durante sua separação. Esse aspecto temporal é essencial: a ejeção do elétron ocorre progressivamente, em forma de uma onda que "flui" para fora do átomo, e é nessa fase que o entrelaçamento entre os elétrons ocorre.
Os pesquisadores agora esperam reproduzir essas observações em laboratório com outras equipes para validar este modelo. Esses trabalhos permitem explorar novas fronteiras da física quântica, onde fenômenos que se pensava serem instantâneos se revelam, na verdade, muito mais complexos e estruturados.