Slide 1 - Instituto de Física Teórica

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 nãolocais no “Limite Clássico”?

O que dizem os experimentos?

Conclusões.
CARÁTER DUAL DE UM SISTEMA QUÂNTICO
De Broglie
Einstein
Pitágoras
Bohr
Estuda
as vibrações
“Ela levanta
a pontade
deuma
um
corda
esticada
grande
véu” entre
1924 2
cavaletes com extremos fixos
A dualidade permite uma
interpretação ondulatória
para órbitas estacionárias
Schrödinger
34 anos, 1921:
Professor de Física
Teórica pela
Universidade de
Zurique
Debye
“Sobre uma propriedade
notável
“versatilidade
de seus trabalhos
em
das órbitas
quantizadas
de um
Mecânica,
Óptica,
Capilaridade,
único
elétron”
Condutividade
Elétrica,
Magnetismo,
Radioatividade, Gravitação e
Acústica”...
1926: a verdadeira
natureza da quantização
“Que onda é essa?”
?
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 NÃOLOCAIS
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”.
Polêmica
em Solvay
Paradoxo EPR
Bohr
Heinsenberg
Bohr
Não-localidade
Einstein
De Broglie
Schrödinger
Einstein
Localidade, mas
incompletude
da teoria
Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? A.
Einstein, B. Podolski, N. Rosen, Phys. Rev. 47, 777–780 (1935).
A probabilidade da bola estar em
qualquer uma das caixas é 1/2.
“Esta descrição é completa?”
Einstein, a Schödinger:
1
Possibilidade 1
Física Clássica
Possibilidade 2
Intr. estatística
(M. Born)
1/2
1/2
2
Não. Bola em 1 ou 2.
Probabilidade reflete nossa ignorância.
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.
2
1
EPR
Localidade
Realidade
Elemento de realidade.
Algo que possa ser medido sem afetar o
sistema envolvido.
Teoria completa.
Faz previsões sobre todos os
elementos de realidade.
Schrödinger, rebatendo
a Einstein:
Alain
Aspect
Emaranhamento:
uma das caixas pode ser
manipulada e se chegar a uma
situação predeterminada, apenas
observando a outra caixa.
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:
Imprecisão do detector
Quantidade de informação que
ficou disponível sobre o
caminho
Quando:
Informação de quecaminho totalmente
INacessível
Informação de quecaminho totalmente
Acessível
O QUE DIZEM OS EXPERIMENTOS?
Um limite clássico devido à relaxação do estado de ponteiro:
Baixa qualidade
Tempo de relaxação
pequeno
Zona de
Ramsey
Número médio de fótons igual
a 1, para todo t
tempo total de interação
efetiva
Alta dissipação
com
Após a interação...
com
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.