Cientistas teletransportam gato de Schrodinger

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/04/2011

O experimento envolve algumas das questóes mais intrigantes da física atual: a luz é uma onda, uma partícula, as duas coisas, ou nenhuma das duas coisas? 

Se o experimento mental do gato de Schrodinger já não fosse estranho o suficiente, agora cientistas conseguiram complicar tudo um pouco mais.
A equipe do Dr. Noriyuki Lee e seus colegas da Universidade de Tóquio, no Japão, descobriram uma forma de teletransportar o gato de Schrodinger.
Teletransporte
O teletransporte quântico já foi demonstrado com átomos e até mesmo com moléculas de DNA.
No teletransporte quântico, a informação (como o spin de uma partícula ou a polarização de um fóton) é transferida de um local para o outro, sem que ocorra o deslocamento por um meio físico.
Não há transferência de energia nem de matéria.
Gato de Schrodinger
Já o famoso gato morto/vivo foi idealizado por Erwin Schrodinger para explicar o fenômeno quântico da superposição, em que uma partícula fica em dois estados simultaneamente, somente se decidindo entre um deles - ou colapsando, como dizem os físicos - quando se tenta medir esse estado.
Schrodinger explicou isto em termos de objetos em escala macro: um gato fechado em uma caixa contendo um frasco de veneno. O frasco estará aberto se uma partícula quântica estiver em um estado, e fechado se a partícula estiver em outro estado.
Em termos quânticos, o gato estará vivo e morto simultaneamente. Somente quando alguém abrir a caixa - o equivalente a medir o estado quântico da partícula - a partícula colapsará e conheceremos o real estado do gato - vivo ou morto.

Depois de ser teletransportado, gato de Schrodinger chega do outro lado no seu paradoxal estado de vivo/morto. [Imagem: Science/AAAS]

Teletransporte do gato de Schrodinger
Os pesquisadores descobriram uma forma de teletransportar um quanta de luz, ou um fóton, que está em um estado de superposição, ou seja, no chamado estado do gato de Schrodinger.
A partícula quântica superposta é destruída em um local e integralmente reconstruída em outro local, sem perder nenhuma de suas sensíveis propriedades quânticas - ou seja, o gato de Schrodinger chega do outro lado no seu paradoxal estado de vivo/morto.
Os pesquisadores começaram construindo um estado de entrelaçamento, no qual duas partículas compartilham propriedades qualquer que seja a distância entre elas.
Em outro ponto, eles construíram o gato de Schrodinger, a partícula em superposição, que deveria ser teletransportada.
O funcionamento do sistema de teletransporte propriamente dito dificilmente poderia ser descrito em linguagem não-matemática - veja na imagem o aparato necessário para executá-lo.
O processo envolve uma sequência de passos que combinam múltiplos fenômenos quânticos, incluindo compressão e subtração de fótons, entrelaçamento e detecção homódina.

O estado do gato de Schrodinger deve ser destruído em um lugar para que ele reapareça em outro - não foi uma clonagem, mas um teletransporte real. [Imagem: Science/AAAS]

Limite da não-clonagem
Apesar da complexidade do processo e da fragilidade dos estados quânticos envolvidos, os cientistas conseguiram comprovar o teletransporte usando uma ferramenta matemática conhecida como Função de Wigner, que descreve o quão "quântico" um pulso de luz é.
Essa função apresenta valores negativos que funcionam como uma medição da qualidade do teletransporte. Esta qualidade é medida por um número, chamado fidelidade, que deve ser maior do que 2/3 em uma operação de teletransporte feita com sucesso.
Esse valor de 2/3 é o chamado limite da não-clonagem, que garante que não existe mais nenhuma cópia da partícula quântica na origem - o estado do gato de Schrodinger deve ser destruído em um lugar para que ele reapareça em outro.
Ou seja, a partícula superposta de fato foi destruída em um ponto e recriada exatamente igual em outro - ela foi realmente teletransportada.
Transferência instantânea de informação
O experimento demonstra um mecanismo que poderá ser usado para projetar computadores quânticos que serão capazes de transportar informações com precisão e com absoluta segurança - e instantaneamente.
Em vez de disparar os bits através de fibras ópticas, onde há sempre o risco de que eles sejam monitorados por bisbilhoteiros, esses bits poderão ser teletransportados diretamente para o destino.
O mecanismo também é de interesse para o processamento quântico - basta imaginar algo como um dado que sai de um núcleo de processamento diretamente para outro núcleo, ou o resultado de um cálculo que chega instantaneamente no ponto do circuito onde ele está sendo esperado para o próximo passo do algoritmo.

A "sala de teletransporte" usada pelos cientistas japoneses não lembra em nada os aparatos vistos em filmes de ficção científica - e ela só funciona em escala quântica. [Imagem: Science/AAAS]

Luz sobre a luz
Do ponto de vista científico, o experimento demonstra o avanço obtido na manipulação dos objetos quânticos, há poucos anos vistos como meras abstrações.
E renova as esperanças de que os cientistas logo encontrem uma forma de representar graficamente os estados quânticos das partículas, para que tais estados possam ser visualizados diretamente.
Talvez então se conseguirá lançar alguma luz sobre o mistério da própria luz: a luz é uma onda, uma partícula, as duas coisas, ou nenhuma das duas coisas?

Matéria publicada no site Inovação tecnológica

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=teletransporte-gato-schrodinger&id=010115110418&ebol=sim

Bibliografia:

Teleportation of Nonclassical Wave Packets of Light
Noriyuki Lee, Hugo Benichi, Yuishi Takeno, Shuntaro Takeda, James Webb, Elanor Huntington, Akira Furusawa
Science
15 April 2011
Vol.: 332 no. 6027 pp. 330-333
DOI: 10.1126/science.1201034

Make It Quantum and Continuous
Philippe Grangier
Science
15 April 2011
Vol.: 332 no. 6027 pp. 313-314
DOI: 10.1126/science.1204814

 

1° parte

O que é e de onde vem a eletricidade ou energia elétrica?

    Toda a matéria do Universo é constituída da mesma matéria prima (pelo menos o universo conhecido), ou seja, átomos com seus núcleos de prótons e nêutrons e sua "atmosfera" de elétrons, ou seja, a sua eletrosfera.  Essa eletrosfera forma uma espécie de envoltório do átomo.
    O átomo mantém-se estável devido às diversas forças em seu interior, que sustentam a sua integridade. Essas forças são chamadas de forças nucleares: A nuclear forte e a nuclear fraca.
    A estabilidade da eletrosfera, formada pelos elétrons, é devida a outro tipo de força entre os prótons do núcleo e os elétrons.    Essas duas partículas são dotadas de propriedades antagônicas, cuja natureza exata até hoje, ainda é um mistério.
    O que se sabe, com certeza, é que o elétron tem algo "de contrário" ao próton. Parece até que esse algo do elétron completa o algo do próton, de forma que surge uma força de atração entre eles.     Convencionou-se chamarem esse "algo" de carga elétrica, e, para se diferenciar um do outro, arbitraram que o elétron seria a carga negativa (-) e o próton a positiva (+ ).

Embora sejam de tamanhos e massas diferentes o elétron possui a mesma carga (quantidade) elétrica que o próton (que é cerca de 2000 vezes mais pesado que o elétron), ou seja, substâncias cujos átomos tenham o mesmo número de prótons e elétrons são elétricamente NEUTRAS. A carga é medida em uma unidade chamada COULOMB, abreviada com a letra C. Para o caso dos prótons e elétrons a menor carga é de 1.60 X 10^ -19 C. Não existe carga menor que de um elétron.

Lei de Coulomb.

Charles Augustin de Coulomb (1736 – 1806).

Coulomb é um cara foda, sabe aquele cara que manja de tudo, era ele. Para poder calcular a força de atração/repulsão entre as partículas (próton, elétrons) ele criou uma coisa chamada "balança de torção": Este equipamento consiste em um mecanismo que calcula a intensidade do torque (força que tende a rodar ou virar objetos) sofrido por uma partícula que sofre repulsão/atração, criou com isso, uma formula bem fácil para nós pobres mortais calcularmos a força de atração/repulsão entre essas partículas

 Onde:

F é a força de interação entre duas partículas (N)
k é uma constante (N.m²/C²)
Q é a carga elétrica da primeira partícula (C)
q é a carga elétrica da segunda partícula (C)
d é a distância que separa as duas partículas (m)

Pessoal é bom lembrar que as cargas (q1 e q2) devem estar em módulo, pois os sinais são meramente ilustrativos, já que o próton é positivo apenas por convenção e o elétron negativo também por convenção, como já descrito e explicado acima.

Para entender melhor é preciso dar uma olhada nos exercícios resolvidos e é claro tentar resolver alguns também

.se tiverem duvidas podem comentar aqui mesmo que eu respondo.

Imagens num espelho plano
Agora falaremos sobres espelhos...

Uma coisa muito importante que devem saber nunca quebre um espelho é 7 anos de azar...

Mas vamos ao que interessa, um espelho plano comum é constituído de uma lâmina de vidro de faces paralelas, sendo que uma das faces é depositada uma delgada camada de prata (face refletora).

Vamos representar um raio de luz partindo do ponto C, incide no espelho, sofre reflexão e atinge o olho.
A imagem do ponto C se forma "atrás" da face refletora, a distância entre o ponto C e o espelho é a mesma que a imagem do espelho. O ângulo incidência i e o mesmo que o ângulo reflexão r.
Espelhos planos não invertem a imagem, mas troca a direita pela esquerda e vive-versa. Levante sua mão direita na frente do espelho, a imagem da mão direita é a mão esquerda.

Imagens de um objeto entre dois espelhos plano

Não vamos ficar de muito bla bla bla, vamos direto a formula, pegue o ângulo entre os 2 espelhos, divida 360 por esse ângulo diminua por -1 e terá quantas imagens serão formadas.
Não vou ser tão ruim assim, vou explicar como funciona. Pegando um ângulo de 90° entre 2 espelhos vai formar 3 imagens, mas porque formara 3 imagens, vamos então aos desenhos feito no paint.
Note que os espelhos dividiram o espaço em quatro setores iguais, o que corresponde a dividir 360° por 90°. O -1 corresponde ao objeto C. Chegamos a seguinte conclusão: em que N é o numero de imagens formada e o alpha e o menor ângulo entre os 2 espelhos.
Importante:Repetindo, nunca, mas nunca quebre um espelho. Quando dividir 360 por qualquer ângulo e der um número par a formula que fornece o número de imagens é válida qualquer que seja a posição do objeto entre os espelhos. Se essa divisão der um número ímpar já na e mais valido, somente se, o objeto estiver equidistante entre os espelhos.