Pesquisadores da Universidade Tsinghua afirmam ter recriado o mecanismo central por trás de um fenômeno conhecido como “decaimento do falso vácuo”, utilizando um simulador quântico programável.
Os resultados do experimento foram publicados no periódico Physical Review Letters em 27 de março.
O decaimento do falso vácuo é um cenário da física teórica que descreve como uma pequena bolha poderia surgir no cosmos, expandir-se e apagar tudo em seu caminho. A hipótese foi formalizada na década de 1970 pelo físico Sidney Coleman.
O experimento simulou como um “falso vácuo” metaestável poderia fazer um túnel quântico para um “vácuo verdadeiro” de energia mais baixa, desencadeando a formação e expansão de bolhas de vácuo destrutivas.
Segundo o pesquisador principal Wang Xiao, físico teórico da Tsinghua: “Observamos a nucleação e expansão de bolhas de vácuo verdadeiro diretamente.”
A pesquisa não sugere que o universo esteja prestes a colapsar. Segundo os físicos, ela fornece uma ponte experimental rara entre a teoria quântica de campos abstrata e a matéria quântica controlável.
A equipe da Tsinghua construiu um anel unidimensional de átomos de rubídio-87 de Rydberg altamente excitados. Os átomos formaram naturalmente dois estados antiferromagnéticos degenerados.
Os pesquisadores então usaram lasers endereçados individualmente para elevar a energia de um estado, transformando-o em um “falso vácuo” artificial, enquanto o outro se tornou o “vácuo verdadeiro”.
Segundo Wang, que foi treinado na Universidade de Oxford: “As operações de laser em si são padrão. A inovação foi atribuir-lhes significado físico concreto – usando quebra de simetria para simular a diferença de energia entre falsos e verdadeiros vácuos.”
Wang ressaltou que o experimento não determinou se o universo real existe em um falso vácuo. Segundo ele, se o universo estiver em um estado de falso vácuo, uma vez iniciado o decaimento, a bolha se espalharia como uma combustão e se tornaria catastrófica.
Além da cosmologia, o trabalho destaca a rápida ascensão dos arranjos de átomos de Rydberg como tecnologia de fronteira para computação quântica.
Segundo Wang, a simulação quântica é uma tecnologia experimental poderosa, mais fácil de realizar do que um computador quântico universal, mas com valor científico igualmente enorme.
O campo tornou-se cada vez mais competitivo internacionalmente, com grupos líderes incluindo os liderados pelos físicos Antoine Browaeys na França e Mikhail Lukin nos Estados Unidos. A Google também entrou na corrida da computação quântica de Rydberg.
Fonte: SCMP