A física quântica governa o mundo microscópico, enquanto a física clássica domina o reino macroscópico. No entanto, a transição entre esses dois regimes ainda é mal compreendida e permanece um tema de pesquisa ativo. Experimentos recentes desafiam a existência de uma fronteira clara entre os dois mundos.
Um novo experimento, utilizando um ressonador acústico, observou a superposição quântica – a coexistência de dois estados distintos – em uma coleção de 1016 átomos, o que equivale a cerca de 1 micrograma de material. Essa quantidade de material ultrapassa a “quantidade”, a propriedade de algo ser quantizável, e a ocorrência dessa correlação quântica representa um avanço significativo.
Além disso, melhorias futuras no experimento podem permitir que os ressonadores acústicos superem os testes quânticos atualmente realizados por interferômetros de matéria. A superação desses limites pode levar a avanços importantes na compreensão da física quântica e suas aplicações práticas.
A fim de explorar a transição do regime quântico para o clássico, os físicos investigam os limites de tamanho dos sistemas nos quais a superposição pode ser observada. Tradicionalmente, a bancada de testes para esse tipo de estudo é um interferômetro, que “divide” um objeto em dois caminhos separados, produzindo um sinal de interferência. Atualmente, o recorde de interferometria de matéria é uma molécula com 2.000 átomos.
Uma alternativa interessante para observar a superposição é o uso de ressonadores acústicos, que podem estar em dois estados vibracionais simultaneamente. Esse foi o caso do experimento conduzido por Björn Schrinski e seus colegas do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH).
Eles estudaram o comportamento de um ressonador de cristal de safira, acionado por um qubit supercondutor, que vibrava em dois modos separados. Segundo o professor Matteo Fadel, coordenador do projeto, “observar essa superposição e a velocidade com que ela desaparece nos permite testar a validade da mecânica quântica em nosso sistema”.
Apesar do ressonador utilizado pela equipe ter muito mais átomos do que os objetos testados em interferometria, os estados vibracionais estão separados por uma distância relativamente pequena, na escala subatômica. Em termos de macroscopicidade – uma escala logarítmica usada para avaliar testes quânticos – o ressonador alcança uma pontuação de 11, enquanto os interferômetros de matéria podem chegar a 14.
Para aprimorar os testes com ressonadores, a equipe já propôs várias melhorias, incluindo ressonadores que vibram de forma mais coerente e em frequências mais baixas.
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