Usando experimentos inovadores, Alain Aspect , John Clauser e Anton Zeilinger demonstraram o potencial de investigar e controlar partículas que estão em estados emaranhados.

O que acontece com uma partícula em um par emaranhado determina o que acontece com a outra, mesmo que estejam muito distantes para afetar uma à outra. O desenvolvimento de ferramentas experimentais dos laureados lançou as bases para uma nova era da tecnologia quântica.

Estados emaranhados

A descoberta dos físicos está ligada a experimentos que usaram estados quânticos emaranhados, quando duas partículas se comportam como uma única unidade, mesmo quando separadas. Seus resultados abriram caminho para novas tecnologias baseadas em informações quânticas.

“Os efeitos inefáveis ​​da mecânica quântica estão começando a encontrar aplicações”, diz o texto da Real Academia Sueca de Ciências. Pela frente ainda há um grande campo de pesquisa que inclui computadores quânticos, redes quânticas e comunicação criptografada quântica segura.

Fótons emaranhados: unidade entre partículas. (Ilustração: The Royal Swedish Academy of Sciences)

Um fator-chave nesse desenvolvimento é como a mecânica quântica permite que duas ou mais partículas existam no que é chamado de estado emaranhado. O que acontece com uma das partículas em um par emaranhado determina o que acontece com a outra partícula, mesmo que estejam distantes.

Por muito tempo, a questão era se a correlação era porque as partículas em um par emaranhado continham variáveis ​​ocultas, instruções que lhes diziam qual resultado deveriam dar em um experimento. Na década de 1960, John Stewart Bell desenvolveu a desigualdade matemática que leva seu nome.

Isso afirma que, se houver variáveis ​​ocultas, a correlação entre os resultados de um grande número de medições nunca excederá um determinado valor. No entanto, a mecânica quântica prevê que um certo tipo de experimento violará a desigualdade de Bell, resultando em uma correlação mais forte do que seria possível.

Emaranhados e novas tecnologias

A concessão do prêmio Nobel de física aos três cientistas levou em consideração o caráter complementar do trabalho científico que eles desenvolveram.

John Clauser desenvolveu as ideias de John Bell, levando a um experimento prático. Quando ele fez as medições, elas apoiaram a mecânica quântica violando claramente uma desigualdade de Bell. Isso significa que a mecânica quântica não pode ser substituída por uma teoria que usa variáveis ​​ocultas.

Algumas brechas permaneceram após o experimento de John Clauser. Alain Aspect desenvolveu a configuração, usando-a de uma forma que fechou uma brecha importante. Ele foi capaz de mudar as configurações de medição depois que um par emaranhado deixou sua fonte, de modo que a configuração que existia quando eles foram emitidos não poderia afetar o resultado.

Usando ferramentas refinadas e uma longa série de experimentos, Anton Zeilinger começou a usar estados quânticos emaranhados. Entre outras coisas, seu grupo de pesquisa demonstrou um fenômeno chamado teletransporte quântico, que possibilita mover um estado quântico de uma partícula para outra à distância.

“Tornou-se cada vez mais claro que um novo tipo de tecnologia quântica está surgindo. Podemos ver que o trabalho dos laureados com estados emaranhados é de grande importância, mesmo além das questões fundamentais sobre a interpretação da mecânica quântica”, diz Anders Irbäck, presidente do Comitê Nobel de Física.

Perfil dos laureados

Alain Aspect nasceu em 1947 em Agen, França. Sua titulação máxima foi concedida pela Universidade Paris-Sud, Orsay, França. Atualmente é professor na Université Paris-Saclay e na École Polytechnique, Palaiseau, França.

John F. Clauser, nasceu em 1942 em Pasadena, nos Estados Unidos. É formado pela Universidade de Columbia e atualmente é físico pesquisador na empresa JF Clauser & Assoc., Walnut Creek, CA, EUA.

Anton Zeilinger , nasceu em 1945 em Ried im Innkreis, na Áustria. Titulado pela Universidade de Viena, onde também é professor.

* Com informações da Real Academia Sueca de Ciências.