Pesquisadores da área da física têm explorado novas fronteiras no campo do emaranhamento quântico, um fenômeno no qual partículas se correlacionam de maneira que suas propriedades se tornam interligadas. Uma equipe do Instituto Max Planck para a Ciência da Luz, na Alemanha, liderada pelos físicos Changlong Zhu, Claudiu Genes e Birgit Stiller, propôs uma abordagem inovadora: emaranhar um fóton (uma partícula de luz) com um fônon (a unidade quântica de uma onda sonora).
Essa nova proposta, chamada de emaranhamento optoacústico, apresenta um sistema híbrido que utiliza partículas fundamentais distintas. A relevância desta pesquisa reside na sua capacidade de criar um emaranhamento mais resistente a ruídos externos, um dos maiores desafios para o avanço da tecnologia quântica. O emaranhamento quântico tem grande potencial para aplicações em comunicação e computação de alta velocidade, bem como para o desenvolvimento de algoritmos avançados e técnicas de criptografia. No entanto, a fragilidade do estado quântico tem limitado sua aplicação prática.
Cientistas têm buscado soluções para mitigar esse problema, e algumas abordagens promissoras incluem aumentar a dimensionalidade do sistema e adicionar mais partículas ao emaranhamento. Acredita-se que uma solução eficaz provavelmente envolverá a combinação de múltiplas técnicas. A pesquisa de Zhu e seus colegas se concentra em emaranhar fótons com fônons, o que é um desafio complexo devido às diferenças em velocidade e níveis de energia entre essas partículas.
Para alcançar esse objetivo, os pesquisadores propõem um sistema de estado sólido que utiliza o fenômeno do espalhamento de Brillouin. Neste processo, a luz é espalhada por vibrações sonoras geradas pelo calor em um material. O sistema proposto envolveria o uso de pulsos de luz laser e ondas acústicas direcionados a uma estrutura de guia de onda ativa de Brillouin em um chip. Isso induziria o espalhamento e o emaranhamento das partículas, que carregam níveis de energia significativamente diferentes.
Uma das vantagens desse sistema é que ele pode operar em temperaturas mais altas do que as abordagens convencionais de emaranhamento. Isso poderia reduzir a necessidade de equipamentos especializados e caros. Embora sejam necessários mais estudos e experimentação, os resultados são promissores. Segundo os pesquisadores, o sistema opera em uma ampla largura de banda de modos ópticos e acústicos, o que oferece novas perspectivas de emaranhamento com modos contínuos. Isso pode ser muito útil em computação quântica, armazenamento quântico, metrologia quântica, teletransporte quântico e comunicação quântica assistida por emaranhamento. Além disso, essa técnica poderia ajudar na exploração da fronteira entre os mundos clássico e quântico.
A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters.
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