O Entrelaçamento Quântico Explicado

a mecânica quântica é uma das teorias da física mais bem estabelecidos atualmente ela trata de descrever o comportamento das partículas nas menores escalas de tempo energia e tamanho mas a física quântica não foi sempre bem recebida na verdade várias implicações e previsões dessa teoria assustavam e causavam polêmica entre algumas das maiores mentes da física do século passado um desses fenômenos o emaranhamento o entrelaçamento quântico assustou o próprio albert einstein um dos pais da física quântica o problema é o seguinte emaranhamentos quânticos parecem transmitir informação mais rápido do que a velocidade da luz e qualquer coisa

se movendo mais rápido do que a velocidade da luz deveria ser proibido pela física que nós conhecemos a espanha então apelidou esse fenômeno estranho de ação fantasmagórica à distância mas antes de entender o que há de tão fantasmagórico nessa ação eu preciso explicar o que é superposição de forma simplificada a superposição a uma situação na qual um sistema quântico pode se encontrar por situação entendo o seguinte uma partícula pode ter uma energia alta ela pode ter uma energia baixa ou ela pode ter energia alta e baixa ao mesmo tempo em um estado de superposição se

ela está no estado de superposição a partícula não têm suas propriedades bem definidas isso quer dizer que você não tem como saber qual é exatamente por exemplo a energia de uma partícula e superposição o que existe é um catálogo de possibilidades que podem ser medidas em algum experimento cada uma dessas possibilidades têm uma probabilidade diferente de ser medida quando realizamos algum experimento e aqui vem a parte contra intuitiva isso significa que nenhuma dessas possibilidades e já estava determinada antes do experimento a partícula realmente estava em um estado de superposição a sua energia era todas as

possibilidades do nosso catálogo ao mesmo tempo mas não entendam errado uma coisa a superposição não é uma incerteza nossa ou um desconhecimento de nossa parte acerca das propriedades de 1 o tema na verdade a incerteza na superposição faz parte da teoria da física quântica e de qualquer experimento ela é fundamental e não uma forma de erro experimental ou seja nós só conseguimos medir qual é a energia de uma partícula superposição quando nós de fato vamos lá e medimos manualmente a energia daquela partida em sua posição antes disso todos os valores de energia do nosso catálogo

de possibilidades eram possíveis ao mesmo tempo isso é bizarro mas é exatamente isso que queremos dizer quando falamos de uma partícula estava em superposição vamos ver um exemplo é o sistema mais simples que possui propriedades quânticas interessantes é um exemplo de uma partícula sozinha ela possui apenas uma propriedade interessante que pode assumir dois valores em um elétron essa propriedade é o spin que é uma espécie de campo magnético dele mas não se importam tanto com isso saber o que é o espinho não vai mudar o resultado o importante é saber que o spin do elétron

pode ser descrito usando apenas dois valores que podem ser representados por uma seta ou pra cima ou para baixo então um elétron pode ou ter esp pra cima ou ele pode ter esp para baixo isso são dois estados diferentes mas existe mais uma possibilidade uma superposição em que ao mesmo tempo o isp aponta pra cima e pra baixo o que é mais importante nesse exemplo é que nesse estado de superposição o isp não está metade apontando para cima e outra metade apontando para baixo e isso não são vetores como a gente aprende no ensino médio

o espinho está em determinado é impossível de atribuir um valor correto para a direção do spin do elétron quando ele está em sua posição você não tem como saber se ele está pra cima ou se ele está pra baixo até onde você sabe é os dois mas aí você pode se perguntar o que o que acontece quando faz um experimento para determinar o spin do elétron aqui que as coisas começam a ficar estranhas o que acontece é que você tem uma chance uma probabilidade de medir o spin pra cima ou medida em paz acho você

não consegue observar a superposição diretamente é como se toda vez que você olhasse para o elétron ele escolhesse automaticamente um spin pra cima um spin para baixo é impossível de ver diretamente esse estado de superposição agora que ficou um pouco mais claro como que a superposição funciona chegou a vez do emaranhamento quântico que é o que acontece quando você analisa superposição em sistemas de várias partículas suponha que tenhamos dois elétrons como nós vimos antes todo elétrons em spin que pode apontar para cima ou para baixo se os dois elétrons interagirem nós não podemos mais tratar

eles como duas partículas separadas nós agora precisamos tratar o sistema como um todo agora nós temos um sistema quântico composto por dois elétrons existe um único conjunto de equações que pode descrever eles existem vários estados possíveis para o sistema o elétron da esquerda pode ter sim para cima ou para baixo ea mesma coisa vale prometer uma direita que também pode ter sim pra cima ou para baixo só que existe uma lei da natureza chamada princípio da exclusão de pauli que diz que dois elétrons não podem ter o mesmo número quântico e o steam é número

quântico isso significa que se o elétron da esquerda tiveram esp para cima o elétron na direita obrigatoriamente precisa ter o espírito abaixo agora vamos pegar o primeiro elétron e medir o seu spin que até o momento da medição estava em superposição ou seja pra cima e pra baixo se medirmos o spin e ele estiver apontando para baixo o spin do 2º tem que estar pra cima isso é o emaranhamento quântico é essa aparente ligação entre dois elétrons que obriga que o spin de um seja diferente do spin do outro da mesma forma se nós tivéssemos

medido spin do elétron e ele estivesse pra cima saberíamos que o outro atleta o periódico para baixo isso é bizarro porque obter informação de metade dos componentes do sistema nos dá toda a informação do sistema isso é algo que aparece repetidamente na mecânica quântica e para ser honesto é bem útil porque você só precisa levar em conta metade das quantidades relevantes de um sistema e pronto você escreveu ele é completamente ou seja um emaranhamento quântico é quando você não consegue descrever uma partícula independentemente de outra partícula uma depende da outra se o spinning dilma pra

cima o spin da outra obrigatoriamente tem que ser para baixo e vice versa e por consequência fazer uma medida numa parte do sistema revela informações sobre o resto do sistema você só mede o spin de uma partícula automaticamente você sabe o i ching da outra mas é aí que entra a pergunta por que só assustou tanto assim a insônia e tantos outros físicos do século passado e se tornou um dos problemas da física mais populares da história calma que nós estamos chegando lá vamos supor que eu pegue dois elétrons emaranhados só que dessa vez eu

vou fazer diferente eu vou deixar eles separados por uma distância extremamente grande um deles vai ficar em brusque em santa catarina e outro vai ficar em andrômeda a 2,5 milhões de anos luz de distância ambos os elétrons tem os seus espinhos em superposição mas ao então faça uma medida noel em brusque e descubro que o seu spin aponta pra cima é isso nós quebramos o universo na hora em que eu descubro o speedy um dos elétrons eu descubro um dos dois de brusque aponta para cima então de andrômeda obrigatoriamente aponta para baixo se ainda não

ficou evidente o tamanho do problema que nós temos aqui lembre se do seguinte o elétron e andrômeda estava em superposição ele não tinha fim definido assim que eu descubro que o spin do elétron aqui na terra aponta pra cima o spin do elétron apontar para baixo no exato instante detalhe andrômeda está a 2,5 milhões de anos luz da terra parece que de alguma forma os elétrons estão se comunicando instantaneamente para decidir qual espinho eles vão ter violando o limite da velocidade da luz e isso é muito estranho e o pior nós temos experiências que provam

que isso de certa forma está correto o problema que é esse efeito de comunicação instantânea entre os elétrons independente da distância a esteem acreditava que a física quântica estava correta inclusive é um dos defensores dela mas com uma informação emaranhamento quântico aparentemente viaja mais rápido do que a velocidade da luz a estranha achava que a física quântica não estava completa ele inclusive nomeou esse efeito como ação fantasmagórica à distância deveria existir alguma teoria que explicasse o mecanismo pelo qual os elétrons se comunicam mas pelo nosso entendimento atual da natureza quântica ainda estava errado não existe

um mecanismo ou uma forma de os elétrons se comunicarem na verdade esse comportamento esquisito do emaranhamento quântico é simplesmente uma parte fundamental da teoria quântica ok mas como nós resolvemos esse problema a informação de dois eléctrodos emaranhados realmente viaja mais rápido do que a luz a forma certa de pensar sobre essa questão é tratar os dois elétrons não como coisas separadas mas como um único sistema uma coisa só aí o que acontece é que os seus estados finais ficam dependendo um do outro existem duas situações possíveis para esse sistema ou seja se nós medimos o

spin do primeiro elétron nós automaticamente descobrimos o espinho segundo eletro e nem precisamos olhar a gente já sabe qualquer mas não é como se tivesse alguma partícula fantasmagórica voando entre os dois elétrons o primeiro dizer que o segundo como tem que ser o espírito dele é simplesmente o único estado que estuda os dois possíveis a informação não se move mais rápido do que a luz na moreninha momento crítico porque simplesmente não existe informação nova ela já estava ali mas em estado de superposição é como se você tivesse uma conta no banco com 10 reais se

você saca sete reais não é como se você tivesse descoberto instantaneamente que agora sua conta tem três reais você já sabia que sua conta tinha dez reais no total você sacou 7 então você sabe que sobraram três não é como se você tivesse descoberto algo novo a informação já estava lá o único resultado final possível por seu saldo são justamente os três reais que sobraram e é por isso que é impossível se comunicar mais rápido do que a velocidade da luz mesmo usando emaranhamento quântico você precisa ter alguma informação prévia por emaranhamento funcionar no fim

o inter lançamento o emaranhamento quântico é só a natureza sempre estranha muito obrigado e até a próxima esse vídeo uma nova série que estou tentando fazer o canal que só foi possível graças aos nossos assinantes do catarse e nessa série eu quero tentar explicar algumas coisas em alguns conceitos que vocês escolherem então esse foi um dos mais pedidos espero que vocês tenham gostado desse vídeo e se você tiver alguma sugestão de coisa que gostaria de ver sendo explicado num vídeo aqui no canal por favor deixe nos comentários e curto comentário que você achar mais adequado

que você queira ver um vídeo daquilo sendo feito e muito obrigado mais uma vez a todos os nossos assinantes do catarse porque nós batemos a primeira meta e essa série foi possível então agora o próximo passo é o podcast então se você também quiser ajudar nessa campanha o link vai ser a descrição mais uma vez muito obrigado [Música] [Música]