Estudo avalia a impacto do movimento terrestre em partículas quânticas interconectadas

Um time de pesquisadores da Universidade de Viena fez uma descoberta histórica. Eles mediram, pela primeira vez, como a rotação da Terra afeta os fótons quânticos emaranhados. O estudo, chamado “Observação experimental da rotação da Terra com emaranhamento quântico”, foi publicado recentemente na revista Science Advances e provou a interação entre efeitos quânticos e relativísticos.

Isso quer dizer que a equipe estudou como a rotação da Terra afeta as partículas quânticas emaranhadas, especificamente fótons. Eles fizeram um experimento usando um dispositivo chamado interferômetro Sagnac, que é usado para medir rotações e velocidades de forma bem precisa.

O físico francês Georges Sagnac criou um dispositivo muito preciso para medir velocidades de rotação. No entanto, esse dispositivo tem suas limitações devido à física clássica. Para superar essas limitações, os pesquisadores construíram um interferômetro quântico baseado no dispositivo original. O novo dispositivo possui 2 quilômetros de fibras ópticas enroladas em uma moldura quadrada de alumínio de 1,4 metro.

Como os cientistas possuíam a capacidade de contornar a rotação da Terra?

Resumo gráfico do estudo.Fonte:  Raffaelle Silvestre et al.

A utilização da interferometria de precisão pode trazer várias vantagens para os sistemas de medição tradicionais. No entanto, ao fazer isso em grandes proporções, surgem alguns desafios. Um deles é o tempo necessário para processar os dados. Além disso, é preciso proteger as partículas emaranhadas de interferências externas que podem prejudicar seu estado quântico.

O autor principal do artigo, Raffaele Silvestri, disse que eles enfrentaram um desafio. Eles precisavam encontrar um ponto de referência para medir a luz sem levar em conta o movimento de rotação da Terra. Como não é possível parar a Terra, eles decidiram dividir a fibra óptica em duas partes iguais e conectá-las por um interruptor óptico.

Essa máquina simples permitia desligar o movimento de rotação do planeta quando necessário, apenas ligando e desligando. Isso garantiu que o interferômetro funcionasse de maneira estável por mais tempo, o que é essencial para medir com precisão e confiabilidade quântica.

Alterando a configuração dos fótons quânticos e molétulas para ludibriar a passagem da luz.

Uma nova versão do Interferômetro de Sagnac foi desenvolvida para realizar observações quânticas.

No interferômetro, duas partículas vão em direções opostas em um caminho circular e chegam ao ponto de partida em tempos diferentes. No entanto, se as partículas estiverem emaranhadas quânticamente, elas se comportam como se fossem uma única partícula e vão nas duas direções ao mesmo tempo, acumulando o dobro do atraso de tempo. Isso pode ser descrito como enganar a luz e fazer com que ela acredite que está em um universo sem rotação.

Na verdade, eles mudaram a direção de dois fótons na fibra óptica quando eles já haviam percorrido metade do caminho. Isso neutralizou o arrasto causado pela rotação da Terra e fez com que os fótons voltassem ao ponto inicial sem atrasos grandes.

Fique por dentro dos estudos mais recentes da física aqui no TecMundo. Se quiser, também podemos explicar por que o giro do núcleo da Terra está diminuindo.