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sexta-feira, 4 de maio de 2012

" TEORIA DA INFORMAÇÃO QUÂNTICA " PODE REVELAR A NATUREZA REAL DO MUNDO FÍSICO !!













Pergunte para qualquer físico 


quais são as duas principais teorias 


do século 20, 


e eles provavelmente vão dar 


a mesma resposta : 




a teoria da relatividade de Einstein 


e a mecânica quântica. 




Mas talvez uma terceira teoria, 


do século 21, 


entre para o hall da fama : 




a Teoria da Informação Quântica, 


ou Teoria Quântica da Informação.







A mecânica quântica 


surgiu na década de 20, 


para descrever 


o estranho comportamento 


dos átomos e elétrons. 




Já a teoria da informação 


apareceu duas décadas depois, 


com fórmulas para quantificar 


a comunicação através de telefones.





Ao contrário dos físicos quânticos, 


mais preocupados em desenvolver 


computadores super rápidos, 


os teóricos da informação quântica 


estão motivados a entender 


a realidade física, 


e entender melhor 


a mecânica quântica da natureza.







Realidade computadorizada



No coração da ciência 


da informação quântica 


está um modelo 


de representação da informação, 


conhecido como qubit. 






Ele é análogo ao 1 e 0 , 


processados por computadores comuns 


– os bits. 






Mas um qubit está dentro 


do universo quântico, 


por isso pode ser o 1 e o 0 


ao mesmo tempo. 






Essa superposição de identidade 


dá à informação quântica 


um poder extraordinário.





Os qubits podem, 


por exemplo, 


transmitir mensagens codificadas 


super seguras, 


tipicamente na forma de fótons. 






Elas são seguras 


porque qualquer tentativa 


de alterar a mensagem 


seria notada.





Esse tipo de sistema 


já é comercializado, 


e talvez um dia se torne 


uma necessidade de mercado 


devido à outra aplicação 


da Informação Quântica : 


a computação quântica. 






Computadores 


com qubtis 


poderiam resolver problemas 


que um supercomputador comum 


não conseguiria 


em milhões de anos.







Aplicações ? 




Você poderia usar 


um computador assim 


para prever o resultado 


de reações químicas, 


por exemplo, 


sem necessitar 


dos tubos de laboratório. 




Essa habilidade 


poderia melhorar 


a produção de 


materiais industriais 


e de medicamentos.





“Nós não prevemos 


que você vai usar 


um computador quântico 


para enviar um e-mail. 




Mas jogos quânticos 


seriam realmente incríveis”, 


afirma o físico John Preskill.





Além do mercado, 


os cientistas pretendem 


usar essas teorias 


para entrar nas 


fundações da realidade.





A quântica poderia 


mostrar a interface 


entre a matemática 


e o mundo físico.





Quebrar códigos, 


por exemplo, 


envolve solucionar 


o complicado problema matemático 


de encontrar os fatores primos 


de um número muito grande, 


com centenas de dígitos. 




Mas, como descoberto 


por Peter Shor, 


em 1994, 


algoritmos do computador quântico 


conseguem solucionar isso 


– e as implicações são grandes.





“Fatores são um problema difícil clássico”,

afirma Preskill. 




“Mas os algoritmos 


de Shor demonstram 


que isso é um problema fácil 


para a visão quântica”. 




Em outras palavras, 


o processamento 


de informações quânticas 


revela algo sobre 


a relação matemática 


com a realidade física, 


algo antes não imaginado.





Mas alguns problemas matemáticos 


são difíceis até quanticamente. 




Entendê-los 


poderia nos dar uma noção 


de que tipos 


de computações matemáticas 


são possíveis no universo físico.





Um desses problemas, 


que está sendo estudado 


pelo cientista Scott Aaronson, 


é a tese de Church-Turing. 




Ela basicamente indica que 


qualquer coisa que 


possa ser computada 


por um sistema físico 


também pode ser computada 


por um computador “universal” idealizado, 


chamado de máquina de Turing.





“Isso é uma afirmação falsificada 


sobre as leis da física”, 


afirma Aaronson. 




“Ela expressa a crença de que 


se as leis da física forem 


como um código de computador, 


então qualquer linguagem 


de programação


 para as leis da natureza 


poderia emular qualquer outra”.





Mas as ideias de Shor 


atestam que 


os computadores quânticos 


poderiam fazer coisas que 


uma máquina de Turing 


não conseguiria. 




Nesse caso, 


ou a computação quântica 


é impossível 


(o que não é muito provável, 


já que isso implicaria que 


a mecânica quântica está errada),

ou a tese de Church-Turing está incorreta 


no que tange o mundo físico, 


a não ser que exista uma maneira 


de um computador comum 


simular a física quântica. 




“Ninguém provou isso, 


mas seria uma incrível 


descoberta matemática”, 


afirma Aaronson.










Raízes quânticas






Uma descoberta igualmente incrível 


seria identificar o princípio físico 


que exige que a realidade obedeça 


às regras da mecânica quântica. 




No começo, 


os pioneiros quânticos 


visualizaram a matemática 


que funciona

– e que exige o estranho conceito 


de múltiplas realidades possíveis. 




Mas a questão do por quê 


uma matemática tão bizarra 


funcionava tão bem 


era deixada de lado.





Mas, nos últimos tempos, 


a aventura em busca 


de um princípio físico 


pelo qual 


a mecânica quântica funciona 


tem ganhado força, 


e a informação quântica 


tem sido o motor disso. 






[ScienceNews]

NOVA ESTRATÉGIA PODE TRANSFORMAR " COMPUTADORES QUÂNTICOS " EM REALIDADE !!













Nos últimos anos, 


vários métodos têm sido aplicados 


em busca da criação 


de um poderoso computador quântico, 


que revolucionaria a computação 


ao permitir o uso de qubits 


(unidade de informação que 


vai além do código binário de 0 e 1) 


e faria cálculos muito mais rapidamente 


do que um computador normal. 




Até o momento, 


nenhuma tecnologia desenvolveu tal aparelho, 


mas isso pode ser alcançado 


a partir do conceito 


de hibridismo de tecnologias.







Esta possibilidade está sendo estudada 


por cientistas de várias universidades europeias. 




Como se trata de computadores quânticos, 


estes trabalhariam com a menor 


partícula quântica “controlável”, o átomo. 




A ideia, em linhas gerais, 


é usar os próprios átomos como qubits, 


que permitem um novo léque 


de cálculos computacionais.







O problema é que não é fácil 


fazer os átomos desempenharem esse papel. 




Os experimentos mais avançados, 


até hoje, 


conseguiram prender em um campo elétrico 


não mais do que 14 átomos, 


por poucos minutos, 


para fazê-los atuar como qubits. 




A solução para isso já é conhecida, 


mas apenas teoricamente : 


usar fios supercondutores.







A partir de experimentos semelhantes 


voltados para o mesmo fim, 


cientistas descobriram 


que fios supercondutores 


podem ser “programados” 


para se comportar como qubits, 


o que eliminaria a necessidade de átomos. 




Mas o meio ambiente 


tende a destruir estes mini fios 


disfarçados de qubits, 


já que forçam uma condição não natural. 




Dessa maneira, 


é muito difícil manter 


fios supercondutores nesta função.








E neste ponto entra o hibridismo : 


se não dá para usar apenas átomos 


ou apenas fios supercondutores como qubits, 


talvez um computador quântico 


possa ser composto de ambos. 




Para isso, 


estão desenvolvendo a seguinte ideia : 


um disco rígido (HD) 


feito a base de átomos, 


responsável pela memória do computador, 


associado a um CPU 


composto de fios supercondutores, 


para o qual as informações seriam lançadas.






Em outras palavras, 


pretendem dividir um computador quântico 


em duas partes : 


uma fica sob responsabilidade dos átomos 


e outra é controlada por fios supercondutores. 




Em cada uma, 


os componentes seriam capazes 


de desempenhar o papel de qubits. 




Para que isso seja possível, 


o plano é usar um avançado chip 


feito de diamante.






De todos os materiais testados, 


o diamante é o que melhor 


consegue manter um estado elétrico alterado 


em seu interior 


(pré requisito necessário 


para a existência de um qubit), 


e também o que “segura” tal estado 


por um maior período de tempo.





Com um chip de diamante, 


os cientistas esperam que tanto o HD atômico 


quanto o CPU de fios 


possam alcançar o máximo de sua eficiência. 




Ainda não está claro, contudo, 


como um chip de diamante 


poderia ser moldado 


para dar conta desta tarefa. 




Este é o próximo desafio dos pesquisadores. 






[Science News]

CIENTISTAS CRIAM " FERRO TRANSPARENTE " !!

















A física moderna já conhece 


a “Transparência Eletromagneticamente Induzida” 


(EIT, na sigla em inglês), 


fenômeno pelo qual 


um objeto fica transparente 


a partir da incidência de raio laser 


sobre o núcleo atômico do material. 






Na última semana, 


cientistas alemães descobriram 


que esse efeito pode ser alcançado 


através de raios-X 


sobre átomos de ferro, 


o que em tese cria um “ferro transparente”.





O experimento é relativamente simples. 




Pesquisadores posicionam 


duas finíssimas lâminas de ferro isótopo-57, 


a cerca de 50 nanômetros 


(um nanômetro é a milionésima 


parte de um milímetro) 


uma da outra.

Ambas ficam cercadas por espelhos de platina 


que têm a função de refratar irradiações. 




Entre o espelho e a as lâminas de ferro, 


existem camadas de carbono, 


que ficam invisíveis devido ao 


comprimento de onda usado no experimento. 






A ideia, portanto, 


é fazer com que o raio-X lançado no sistema 


rebata continuamente nas lâminas de ferro, 


incidindo sobre elas. 




Nesse ponto, acontece o fenômeno : 


a partir da incidência do raio-X, 


as lâminas de ferro dão 


a impressão de desaparecer.



Isso acontece 


porque os átomos de ferro, 


colocados desta maneira, 


operam no que se chama 


de cavidade ótica. 




Com isso, 


refletem e absorvem radiação 


em exata sincronia, 


ao contrário do que acontece na natureza. 




Devido à sincronia, 


é como se a absorção 


e a refração se anulassem, 


por isso a lâmina fica “invisível”.



Essa descoberta trabalha 


com um princípio básico da física quântica : 


uma partícula, no caso a de ferro, 


pode ser considerada com duas condições 


(visível e transparente) 


ao mesmo tempo, 


dependendo da irradiação 


que incide sobre ela. 






Os cientistas afirmam 


que é possível, 


através da manipulação da luz com raio-X, 


criar um controle automático 


que serve para o desenvolvimento 


da computação quântica.



Se essa ideia for mais trabalhada, 


conforme explicam os físicos, 


será possível criar 


um computador quântico, 


baseado apenas 


em princípios da mecânica das partículas. 




Uma máquina como essa seria 


muito superior aos computadores 


que temos atualmente. 




Mas é claro que ainda 


há um longo caminho a percorrer 


para alcançarmos esse objetivo. 












[Science Daily]