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, de um ângulo, um processo quântico parece não ter memória alguma, mas quando visto de outro ângulo ainda retém memória. Esta descoberta inesperada abre as portas para um novo campo de pesquisa em ciência e tecnologia quântica.
Na física clássica, o conceito 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 maneira clássica, e as próprias medições desempenham um papel fundamental na evolução desses sistemas. Portanto, definir memória na mecânica quântica continua a ser um desafio.
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 Torun, 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”, disse o primeiro autor Federico Settimo, pesquisador de doutorado na Universidade de Turku.
Duas perspectivas sobre a 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 Alvin Schrödinger. Contudo, a teoria quântica também fornece outra estrutura igualmente importante desenvolvida por Werner Heisenberg. Em vez de focar nos estados, esta visão analisa como os observáveis evoluem, ou seja, as propriedades mensuráveis vistas em experimentos.
Embora os dois métodos produzam os mesmos resultados experimentais, novas pesquisas mostram que eles não são intercambiáveis quando se trata de descrever a memória.
Efeitos de memória ocultos revelados
A equipe descobriu que as duas visões podem revelar diferentes tipos de memórias. Alguns efeitos de memória só aparecem quando se analisa a evolução do estado quântico, enquanto outros só são visíveis quando se concentra em observáveis.
Isto significa que um sistema quântico pode parecer sem memória numa descrição, mas mostrar sinais claros de memória noutra. A descoberta mostra que a memória quântica é mais complexa do que se pensava anteriormente e não pode ser totalmente compreendida apenas pela observação dos estados quânticos.
Impacto na tecnologia quântica
Jyrki Piilo, Professor de Física Teórica na Universidade de Turku, disse:”Nossas descobertas abrem novos caminhos de pesquisa na dinâmica de sistemas quânticos. Além disso, o impacto do nosso trabalho na tecnologia quântica vai além de seu significado fundamental, já que ambientes externos podem causar ruído e efeitos de memória. Compreender como as memórias são testemunhadas é crucial para o desenvolvimento de estratégias para mitigar o ruído ou explorar os efeitos ambientais em dispositivos quânticos da vida real. “
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 as propriedades únicas da evolução do tempo quântico podem remodelar conceitos fundamentais como a memória, com potenciais implicações para tecnologias futuras.
