Cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul, na China, demonstraram experimentalmente a geração de estados quânticos massivos do chamado gato de Schrödinger utilizando átomos ultrafrios resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto. O experimento, publicado na revista Nature Physics, quebra um paradigma da física quântica ao mostrar que o tunelamento quântico pode ser viabilizado mesmo para conjuntos de muitas partículas.
A pesquisa foi liderada pelo professor Bing Yang, do Centro de Ciência Quântica da Área da Grande Baía de Guangdong–Hong Kong–Macau. Segundo reportagem do portal Phys.org, a equipe conseguiu gerar estados de superposição espacial em aglomerados atômicos com dezenas de átomos, um recorde de escala para esse tipo de fenômeno quântico.
O conceito de gato de Schrödinger remonta a um paradoxo proposto pelo físico Erwin Schrödinger para ilustrar a estranheza da superposição quântica. No experimento chinês, os aglomerados de átomos ultrafrios foram aprisionados em redes ópticas e colocados em estados de superposição espacial de forma controlada e escalável.
O avanço central do trabalho está na engenharia de interações atômicas fracas, menores que a altura da barreira de potencial. Isso permitiu evitar que o pacote de onda de matéria encolhesse drasticamente conforme mais átomos eram adicionados ao sistema.
Yang explicou que sua equipe explorou processos de tunelamento de ordem elevada, chegando até a sétima ordem no experimento. A sintonia desses processos obteve forças de tunelamento comparáveis às de átomos individuais, tornando o método escalável para sistemas maiores.
Tradicionalmente, a probabilidade de tunelamento decai exponencialmente com o aumento da massa do objeto. O experimento chinês demonstrou que essa supressão pode ser dramaticamente mitigada, mantendo a força efetiva de tunelamento mesmo com o crescimento significativo do número de átomos.
As implicações do feito são profundas para a física fundamental e aplicações tecnológicas. A capacidade de gerar estados de superposição quântica com objetos mais massivos abre um novo regime para estudar a interface entre a mecânica quântica e a gravidade.
Do ponto de vista prático, os estados de gato de Schrödinger massivos podem viabilizar sensores quânticos com sensibilidade no limite de Heisenberg. Interferômetros atômicos convencionais são limitados pelo limite quântico padrão, barreira que o novo método chinês pode superar.
Yang destacou que o objetivo de longo prazo é escalar o sistema para centenas de partículas e, eventualmente, atingir condensados de Bose-Einstein com dezenas de milhares de átomos. Esse patamar abriria um novo regime para o estudo do tunelamento quântico e do entrelaçamento.
O experimento também revelou fenômenos quânticos inesperados, como estados de interação forte de longa duração. A pesquisa coloca a China na vanguarda da corrida tecnológica por computação e sensoriamento quântico, áreas estratégicas para a soberania científica e militar no século XXI.
Leia mais sobre o assunto na phys.org.
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