Método para estimar a precisão de medidas em sistemas quânticos

Físicos brasileiros desenvolvem método para estimar a precisão de medição em sistemas quânticos. Trabalho foi publicado na Nature Physics

Divulgação Científica

Medidas incertas

1/4/2011

Por Maria Guimarães

Revista Pesquisa FAPESP – Como estimar a dimensão da incerteza em medições na escala quântica – e reduzir essa incerteza? “Até agora, ninguém sabia como avaliar a influência do ambiente em experimentos quânticos para estimar parâmetros”, disse o físico Luiz Davidovich, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Com o trabalho publicado esta semana no site da Nature Physics, feito em parceria com seu aluno de doutorado Bruno Escher e o colega Ruynet de Matos Filho, Davidovich está ajudando a mudar essa realidade. A afirmação é dos físicos italianos Lorenzo Maccone e Vittorio Giovanetti em comentário sobre a pesquisa dos brasileiros na mesma edição da revista.

“A estimativa de parâmetros é um problema antigo na ciência”, comparou Davidovich. Medir fenômenos quânticos com sondas equivale, em outra escala, a avaliar a profundidade de um poço com uma onda sonora, ou usar ultrassom para medir o diâmetro do cérebro de uma criança que ainda não nasceu: são estimativas indiretas com uma incerteza necessariamente embutida nelas.

A grande diferença é que para essa escala corriqueira do cotidiano existe uma teoria geral que diz qual a precisão possível de se atingir com medições e quanto ela pode ser aumentada, por exemplo, com medições repetidas.

Para fenômenos quânticos também existem formas de se reduzir a incerteza nas medições. É o caso do emaranhamento, que faz com que certas propriedades sejam compartilhadas entre as sondas de medição.

“Com essas técnicas podemos conseguir uma precisão muito melhor”, disse o físico. Mas isso só funciona em situações ideais, sem interferências ambientais como efeitos de temperatura. Algo que no mundo real nunca acontece.

Segundo Davidovich, o mais importante da teoria geral proposta no artigo agora publicado é que ela não se limita a estimar a influência do mundo real nas medições. Ela também pode ajudar a avaliar, em cada situação, como otimizar a precisão.

Davidovich explica que um número muito grande de medidas pode acabar eliminando a vantagem oferecida por efeitos quânticos quando há interferência do ambiente.

“Estamos mostrando uma transição entre o regime quântico e o clássico”, resume. E chegando mais perto de “encontrar um equilíbrio adequado entre a beleza diáfana da mecânica quântica e a terrível fera das imperfeições do mundo real”, como disseram os físicos italianos no comentário.

O artigo General framework for estimating the ultimate precision limit in noisy quantum-enhanced metrology (doi:10.1038/nphys1958), de Davidovich e outros, pode ser lido por assinantes da Nature Physics em www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/abs/nphys1958.html.