Uma equipe internacional de cientistas examinou mais de perto como a memória funciona em sistemas quânticos e descobriu um resultado surpreendente. A sua investigação mostra que um processo quântico pode parecer completamente sem memória quando visto de um ângulo, mas ainda reter memória quando visto de outro ângulo. Esta descoberta inesperada abre portas para novas áreas de pesquisa em ciência e tecnologia quântica.
Na física clássica, a ideia de memória é simples. Diz-se que um sistema não tem memória se o seu comportamento futuro depende apenas do seu estado atual. Se os estados passados continuarem a influenciar o que acontece a seguir, diz-se que o sistema tem memória.
A física quântica é muito menos clara. Os sistemas quânticos podem armazenar e transmitir informações de maneiras que não têm equivalentes clássicos, e as próprias medições desempenham um papel fundamental no desenvolvimento desses sistemas. Por causa disso, a definição de memória na mecânica quântica continua sendo uma tarefa difícil.
Repensando a memória em sistemas quânticos
Num estudo publicado em PRX Quantumpesquisadores da Universidade de Turku, na Finlândia, da Universidade de Milão, na Itália, e da Universidade Nicolaus Copernicus, em Toruń, na Polônia, revisitaram o conceito de memória em sistemas quânticos para compreender melhor o seu significado.
“Nosso trabalho mostra que a memória não é um conceito único, mas pode se manifestar de diferentes maneiras dependendo de como a evolução do sistema é descrita”, diz o primeiro autor Federico Setima, estudante de doutorado na Universidade de Turku.
Duas perspectivas na mecânica quântica
Os cientistas há muito estudam a memória rastreando como os estados quânticos mudam ao longo do tempo, uma abordagem enraizada no trabalho de Erwin Schrödinger. Contudo, a teoria quântica também oferece outra estrutura igualmente importante desenvolvida por Werner Heisenberg. Em vez de focar nos estados, esta perspectiva considera como as quantidades observáveis evoluem, ou seja, propriedades mensuráveis observadas em experimentos.
Embora ambas as abordagens produzam os mesmos resultados experimentais, um novo estudo mostra que elas não são intercambiáveis quando se trata de descrever a memória.
Efeitos latentes de memória revelados
A equipe descobriu que essas duas perspectivas podem revelar diferentes tipos de memória. Alguns efeitos de memória aparecem apenas quando se analisa a evolução dos estados quânticos, enquanto outros se tornam visíveis apenas quando se concentra nos observáveis.
Isso significa que um sistema quântico pode parecer sem memória em uma descrição, mas mostrar sinais claros de memória em outra. A descoberta sugere que a memória quântica é mais complexa do que se pensava anteriormente e não pode ser totalmente compreendida olhando apenas para os estados quânticos.
Implicações para a tecnologia quântica
“Nossas descobertas abrem novas oportunidades para estudar a dinâmica de sistemas quânticos. Além disso, nosso trabalho tem implicações além de sua relevância fundamental para tecnologias quânticas, onde o ambiente externo induz ruído e efeitos de memória. Saber como a memória pode ser observada é muito importante para desenvolver estratégias para mitigar o ruído ou usar efeitos ambientais em dispositivos quânticos realistas, “diz o professor de Física Teórica Jurki Piila. da Universidade de Turku.
Ao elucidar como a memória funciona em sistemas quânticos, a pesquisa lança uma nova luz sobre um aspecto fundamental da dinâmica quântica. Também destaca como a natureza única da evolução do tempo quântico está a mudar até mesmo conceitos básicos como a memória, com potenciais implicações para tecnologias futuras.
