Um grande sistema quântico pode realmente seguir as estranhas regras da mecânica quântica, ou isso ocorre apenas em aparência? Físicos de Leiden, Pequim e Hangzhou forneceram agora uma resposta a esta questão fundamental por meio de um experimento inovador.
Frequentemente descrito como uma espécie de “detector de mentiras quântico”, o teste de Bell — desenvolvido pelo físico John Bell — revela se uma máquina, como um computador quântico, depende genuinamente de efeitos quânticos ou se apenas os imita.
À medida que as tecnologias quânticas avançam, cresce a necessidade de testes mais rigorosos de “quantidade quântica”. Neste novo trabalho, os pesquisadores foram mais longe do que nunca, examinando correlações de Bell em sistemas contendo até 73 qubits, as unidades fundamentais que armazenam informações quânticas.
A colaboração reuniu os físicos teóricos Jordi Tura e Patrick Emonts, a doutoranda Mengyao Hu da Universidade de Leiden, especialistas da Universidade Tsinghua (Pequim) e físicos experimentais da Universidade de Zhejiang (Hangzhou).
O Mundo da Física Quântica
A mecânica quântica é a ciência que explica como as menores partículas do universo — como átomos e elétrons — se comportam. É um mundo cheio de ideias estranhas e contraintuitivas.
Uma delas é a não-localidade quântica, onde partículas parecem afetar instantaneamente umas às outras, mesmo quando estão distantes. Embora pareça estranho, é um efeito real, que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 2022. Esta pesquisa está focada em provar a ocorrência de correlações não locais, também conhecidas como correlações de Bell.
Experimentação Inovadora
O projeto foi extremamente ambicioso, mas uma abordagem inteligente tornou isso possível. Em vez de medir diretamente as intrincadas correlações de Bell — uma tarefa tecnicamente exigente — a equipe se concentrou em algo que processadores quânticos fazem muito bem: minimizar energia.
A abordagem produziu resultados notáveis. Usando um processador quântico supercondutor, eles criaram um estado quântico envolvendo 73 qubits e registraram valores de energia muito inferiores a qualquer sistema clássico. A diferença foi surpreendente — 48 desvios padrão — tornando praticamente certo que o resultado não foi aleatório.
Os pesquisadores então enfrentaram um desafio ainda maior, verificando uma forma mais difícil de não-localidade chamada correlações de Bell genuínas multipartidas. Essas correlações exigem que cada qubit no sistema participe, tornando-as excepcionalmente difíceis de criar e confirmar. No entanto, a equipe conseguiu gerar uma gama de estados de baixa energia que passaram neste teste exigente com até 24 qubits.
Essa conquista demonstra que os computadores quânticos estão não apenas aumentando em tamanho, mas também melhorando em sua capacidade de exibir e validar um verdadeiro comportamento quântico.
Por Que Isso é Importante
Os resultados marcam a primeira vez que um comportamento quântico profundo foi certificado em sistemas tão grandes e complexos. Isso representa um marco importante na comprovação de que os computadores quânticos operam de acordo com princípios quânticos, em vez de aproximações clássicas.
Além da ciência fundamental, esse trabalho pode ter benefícios práticos. Uma melhor compreensão das correlações de Bell pode melhorar a comunicação quântica, fortalecer a segurança criptográfica e inspirar o design de novos algoritmos quânticos.