A idéia da "Teoria de Tudo" é atraente - que de alguma forma poderíamos explicar tudo o que é. Mas agora, uma equipe de pesquisa liderada por cientistas do Imperial College de Londres descobriu inesperadamente que essa teoria das cordas também parece prever o comportamento de partículas quânticas emaranhadas. Como essa previsão pode ser testada em laboratório, os pesquisadores dizem que agora podem testar a teoria das cordas.
"Se os experimentos provarem que nossas previsões sobre o entrelaçamento quântico estão corretas, isso demonstrará que a teoria das cordas 'funciona' para prever o comportamento dos sistemas quânticos entrelaçados", disse o professor Mike Duff, principal autor do estudo.
A teoria das cordas foi desenvolvida originalmente para descrever as partículas e forças fundamentais que compõem o nosso universo, e tem sido um concorrente favorito entre os físicos para nos permitir reconciliar o que sabemos sobre o incrivelmente pequeno da física de partículas com a nossa compreensão do muito grande nossos estudos de cosmologia. O uso da teoria para prever como as partículas quânticas emaranhadas se comportam fornece a primeira oportunidade de testar a teoria das cordas por experimento.
Mas - pelo menos por enquanto - os cientistas não poderão confirmar que a Teoria das Cordas é realmente a maneira de explicar tudo o que é, apenas se realmente funcionar.
"Isso não será prova de que a teoria das cordas é a 'teoria de tudo' certa 'que está sendo procurada por cosmólogos e físicos de partículas", disse Duff. "No entanto, será muito importante para os teóricos, pois demonstrará se a teoria das cordas funciona ou não, mesmo se sua aplicação estiver em uma área inesperada e não relacionada da física".
A teoria das cordas é uma teoria da gravidade, uma extensão da Relatividade Geral, e a interpretação clássica de cordas e farelos é que elas são vibrações mecânicas quânticas, buracos negros carregados estendidos. objetos dimensionais, mas cadeias unidimensionais. Essas cordas podem se mover e vibrar, dando às partículas observadas seu sabor, carga, massa e rotação. As cordas criam loops fechados, a menos que encontrem superfícies, chamadas D-branes, onde podem se abrir em linhas unidimensionais. Os pontos finais da cadeia não podem interromper a D-brana, mas podem deslizar nela.
Duff disse que estava sentado em uma conferência na Tasmânia, onde um colega apresentava as fórmulas matemáticas que descrevem o emaranhamento quântico quando ele percebeu alguma coisa. “De repente, reconheci suas fórmulas como semelhantes às que desenvolvi alguns anos antes, enquanto usava a teoria das cordas para descrever buracos negros. Quando voltei para o Reino Unido, verifiquei meus cadernos e confirmei que a matemática dessas áreas muito diferentes era realmente idêntica. ”
Duff e seus colegas perceberam que a descrição matemática do padrão de entrelaçamento entre três qubits se assemelha à descrição matemática, na teoria das cordas, de uma classe específica de buracos negros. Assim, combinando seu conhecimento de dois dos fenômenos mais estranhos do universo, buracos negros e emaranhamento quântico, eles perceberam que poderiam usar a teoria das cordas para produzir uma previsão que poderia ser testada. Usando a matemática da teoria das cordas que descreve os buracos negros, eles previram o padrão de entrelaçamento que ocorrerá quando quatro qubits forem entrelaçados um com o outro. (A resposta para esse problema ainda não foi calculada.) Embora seja tecnicamente difícil, o padrão de emaranhamento entre quatro qubits emaranhados pode ser medido em laboratório e a precisão dessa previsão testada.
A descoberta de que a teoria das cordas parece fazer previsões sobre o entrelaçamento quântico é completamente inesperada, mas como o entrelaçamento quântico pode ser medido em laboratório, isso significa que há uma maneira - finalmente - de os pesquisadores testarem as previsões com base na teoria das cordas.
Mas, disse Duff, não há uma conexão óbvia para explicar por que uma teoria que está sendo desenvolvida para descrever o funcionamento fundamental de nosso universo é útil para prever o comportamento de sistemas quânticos emaranhados. "Isso pode estar nos dizendo algo muito profundo sobre o mundo em que vivemos, ou pode não ser mais que uma coincidência peculiar", disse Duff. "De qualquer forma, é útil."
Fonte: Imperial College London
