Cientistas empregaram uma técnica inovadora para observar, em tempo real, Duas partículas de luz emaranhadas, apresentando-as como um notável símbolo quântico "yin-yang". O método recente, denominado de holografia digital bifóton, utiliza uma câmera de alta precisão e tem potencial para agilizar medições quânticas futuras. As descobertas dos pesquisadores foram divulgadas em 14 de agosto na revista Nature Photonics.

O emaranhamento quântico - a estranha conexão entre duas partículas distantes que Albert Einstein contestou como "ação assustadora à distância" - permite que duas partículas de luz, ou fótons, fiquem inextricavelmente ligadas uma à outra, de modo que uma mudança em uma causa uma mudança no outro, não importa quão distantes estejam.

Para fazer previsões precisas sobre um objeto quântico, os físicos precisam encontrar a sua função de onda: uma descrição do seu estado existente numa superposição de todos os valores físicos possíveis que um fóton pode assumir. O emaranhamento torna um desafio encontrar a função de onda de duas partículas conectadas, pois qualquer medição de uma também causa uma mudança instantânea na outra. 

Ao repetir essas medições em múltiplas cópias do estado quântico, os físicos podem construir uma sensação do original a partir de fatias de dimensões inferiores – como reconstruir a forma de um objeto 3D a partir das sombras 2D que ele projeta nas paredes circundantes. 

Esse processo fornece todas as informações corretas, mas também requer muitas medições e gera muitos estados “não permitidos” que, para começar, não seguem as leis da física. Isto deixa os cientistas com a onerosa tarefa de eliminar meticulosamente estados absurdos e não físicos, um esforço que pode levar horas ou até dias, dependendo da complexidade do sistema.

Para contornar isso, os pesquisadores usaram a holografia para codificar informações de dimensões superiores em pedaços gerenciáveis de dimensões inferiores.

Os hologramas ópticos usam dois feixes de luz para criar uma imagem 3D: um feixe atinge o objeto e é refletido nele, enquanto o outro brilha em uma mídia de gravação. O holograma se forma a partir do padrão de interferência da luz, ou do padrão no qual os picos e vales das duas ondas de luz se somam ou se cancelam. Os físicos usaram um método semelhante para capturar uma imagem do estado do fóton emaranhado por meio do padrão de interferência que criaram com outro estado conhecido. Então, ao capturar a imagem resultante com uma câmera precisa de nanossegundos, os pesquisadores separaram o padrão de interferência que receberam – revelando uma impressionante imagem yin-yang dos dois fótons emaranhados.

Yin e Yang são conceitos do Taoismo

O yin yang é um conceito da filosofia chinesa que descreve a interdependência e interconexão de opostos complementares, como luz e escuridão, masculino e feminino, entre outros. Ele representa o equilíbrio dinâmico entre essas forças opostas, mostrando como elas se transformam e fluem continuamente. O símbolo consiste em um círculo dividido em duas partes, uma preta (yin) e outra branca (yang), com um pequeno ponto de cada lado para indicar que cada parte contém um pouco do oposto. O yin yang é frequentemente utilizado para ilustrar a natureza dual e em constante mudança do universo.