Átomos Emaranhados à Distância Funcionando como um Sensor Oferecem Precisão Surpreendente

Entanglement Quântico para Medições Precisas

Pesquisadores da Universidade de Basel e do Laboratoire Kastler Brossel demonstraram que o emaranhamento quântico pode melhorar a medição simultânea de diversas grandezas físicas com uma precisão superior aos métodos tradicionais. Além disso, essa técnica abre novas possibilidades para várias áreas científicas.

O Que é Emaranhamento Quântico?

O emaranhamento é considerado um dos efeitos mais enigmáticos da física quântica. Quando dois objetos quânticos se encontram emaranhados, as medidas realizadas sobre eles permanecem fortemente relacionadas mesmo quando os objetos estão separados por grandes distâncias. Portanto, essas conexões estatísticas inesperadas não têm explicação na física clássica. Esse fenômeno, conhecido como paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR), foi confirmado experimentalmente e lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física em 2022.

Medindo Variações Espaciais com Nuvens Atômicas Emaranhadas

O grupo liderado pelo Prof. Dr. Philipp Treutlein, na Universidade de Basel, e pela Profª Drª Alice Sinatra, no Laboratoire Kastler Brossel (LKB) em Paris, avançou nessa base teórica. Eles demonstraram que sistemas quânticos emaranhados, porém espacialmente separados, podem medir múltiplos parâmetros físicos ao mesmo tempo com maior precisão. Assim, o trabalho deles, publicado recentemente na revista Science, comprova o potencial prático do emaranhamento à distância.

Por exemplo, ao estudar uma variação espacial de um campo eletromagnético, os pesquisadores utilizaram spins atômicos emaranhados que estavam fisicamente separados em três nuvens. Além disso, a entropia quântica diminui a incerteza natural do processo e elimina interferências comuns a todas as nuvens.

Experimento com Nuvens Atômicas Separadas

Yifan Li, pesquisador pós-doutorando no grupo de Treutlein, explica que antes ninguém havia feito medições quânticas com nuvens atômicas emaranhadas espacialmente separadas, e que o arcabouço teórico ainda estava incompleto. Portanto, a equipe trabalhou para reduzir a incerteza nas medições do campo eletromagnético, produzindo um emaranhamento inicial numa única nuvem e depois dividindo essa nuvem em três partes mantidas emaranhadas.

Com poucas medições, foi possível identificar a distribuição do campo com uma precisão significativamente maior do que sem o emaranhamento. Dessa forma, esta técnica representa um avanço importante para sensores quânticos distribuídos.

Aplicações Práticas: Relojoeiros Atômicos e Gravímetros

Lex Joosten, doutorando do grupo de Basel, ressalta que os protocolos desenvolvidos podem se aplicar diretamente a instrumentos de precisão já existentes, como os relógios de rede óptica. Estes dispositivos mantêm átomos presos por lasers organizados em redes e funcionam como equipamentos de cronometragem extremamente precisos. Portanto, os novos métodos podem reduzir erros e calibrar instrumentos com menor interferência.

Além disso, os avanços possibilitam melhorias em áreas que dependem da precisão na medição, como geofísica, detecção de ondas gravitacionais e até mesmo na terapia celular contra o câncer, onde a precisão é fundamental para o desenvolvimento de tratamentos mais eficazes.

Matéria original: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/01/260126075842.htm