Generalizando o Princípio de Complementaridade

Maria Carolina Nemes

Universidade Federal de Minas Gerais

Palestra – IFT – 25 de maio de 2011

CONTEÚDO:

Caráter dual de sistemas quânticos (uma partícula).

Emaranhamento, após interação (duas partículas).

O que acontece com essas correlações locais e não-locais no “Limite Clássico”?

O que dizem os experimentos?

Conclusões.

Estuda as vibrações de uma corda esticada entre 2 cavaletes com extremos

fixos

CARÁTER DUAL DE UM SISTEMA QUÂNTICO

De Broglie

Einstein“Ela levanta a ponta de um grande véu” 1924

Bohr

A dualidade permite uma interpretação

ondulatória para órbitas estacionárias

Pitágoras

Schrödinger

34 anos, 1921: Professor de Física

Teórica pela Universidade de

Zurique

“versatilidade de seus trabalhos em Mecânica, Óptica, Capilaridade,

Condutividade Elétrica, Magnetismo, Radioatividade,

Gravitação e Acústica”...

“Sobre uma propriedade notável das órbitas quantizadas

de um único elétron”

Debye

“Que onda é essa?”

1926: a verdadeira natureza da quantização

?

Complementaridade:

M. Arndt et al. Wave-particle duality of C60. Nature 401, 680-682, 14.October 1999.

Um interferômetro...

Preditibilidade

Visibilidade

... e sua realização experimental:

EMARANHAMENTO E CORRELAÇÕES NÃO-LOCAIS

Einstein “A Mecânica Quântica é impressionante. Mas algo me diz que ela ainda não é a resposta final.

A teoria produz muito, mas dificilmente nos deixa mais próximos dos segredos do Velho. De

qualquer modo, estou convencido de que Ele não joga dados”.

Polêmicaem

Solvay

BohrHeinsenberg

EinsteinDe Broglie

Schrödinger

Paradoxo EPR BohrNão-localidade

EinsteinLocalidade,

mas incompletude

da teoriaCan Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? A. Einstein, B. Podolski, N. Rosen, Phys. Rev. 47, 777–780 (1935).

Einstein, a Schödinger:

A probabilidade da bola estar em qualquer uma das caixas é

1/2.“Esta descrição é completa?”

1/21 21/2

Possibilidade 1

Física Clássica

Não. Bola em 1 ou 2.Probabilidade reflete nossa ignorância.

Possibilidade 2Intr. estatística (M. Born)

Sim. Bola não está nem em 1, nem em 2, antes de se abrir.Probabilidade ½ descreve completamente as caixas.

Einstein, questionando

possibilidade 2:

Princípio de Separação:caixas são independentes.

1

2

EPR Elemento de realidade.Algo que possa ser medido sem afetar o sistema envolvido.Teoria completa.Faz previsões sobre todos os elementos de realidade.Localidade

Realidade

Schrödinger, rebatendo a Einstein:

Emaranhamento: uma das caixas pode ser

manipulada e se chegar a uma situação predeterminada,

apenas observando a outra caixa.

Alain Aspec

t

Mostra, experimentalmente, a validade da interpretação de

Copenhagen.

E NO LIMITE CLÁSSICO DA MECÂNICA QUÂNTICA?

Todas essa propriedades devem desaparecer...

Experimental Realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A New Violation of Bell's Inequalities, A. Aspect, P. Grangier, and G. Roger, Physical Review Letters, Vol. 49, Iss. 2, pp.91-94 (1982)

E NO LIMITE CLÁSSICO?

Qual o papel do emaranhamento no Princípio de Complementaridade?

Qual o papel do emaranhamento no Limite Clássico?

VERIFICADO EXPERIMENTALMENTE!

Quantificando a relação de complementaridade:

Detector é um campo coerente!

Acessibilidade da informação de que-caminho:

Quantidade de informação que ficou disponível sobre o

caminho

Quando:

Informação de que-caminho totalmente

INacessível

Informação de que-caminho totalmente

Acessível

Imprecisão do detector

O QUE DIZEM OS EXPERIMENTOS?

Um limite clássico devido à relaxação do estado de ponteiro:

Zona de Ramsey

Baixa qualidade

Tempo de relaxação pequeno

Número médio de fótons igual a 1, para todo t

tempo total de interação efetiva

Alta dissipação

com

com

Após a interação...

CONCLUSÕES TEORIA: onda, partícula (dualidade) e correlações

não-locais (emaranhamento). Visibilidade: onda. Preditibilidade: partícula. Concorrência: emaranhamento.

EXPERIMENTO: Dupla-fenda e interferometria:dualidade. Experimento de Aspect: violação das

desigualdades de Bell; confirmação do emaranhamento.

Which-way experiment: complementaridade e limite clássico.