Teletransporte: Ficção ou Realidade? Daniel A. Turolla Vanzella Instituto de Física de São Carlos - USP 30/9/2008.

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1 Teletransporte: Ficção ou Realidade? Daniel A. Turolla Vanzella Instituto de Física de São Carlos - USP 30/9/2008

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17 Eliminar as características NÃO ESSENCIAIS! Mas o que é ESSENCIAL ao teletransporte? Como abordar o processo cientificamente?

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22 Eliminar as características NÃO ESSENCIAIS! Mas o que é ESSENCIAL ao teletransporte? Como abordar o processo cientificamente? OBJETO ~ “Informações” que o caracterizam completamente Extrair, transmitir e recuperar as “informações” que caracterizam completamente o objeto

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39 Problema I: Enormes quantidades de informação Ser-humano  10 28 átomos - 300.000 anos-luz (mais de 3 vezes o diâmetro da nossa galáxia) de volumes da Britânica ! Armazenando os dados em HDs de 1 Terabyte com velocidade de leitura de 2 GHz: - Área de HD 10 vezes maior que a da superfície da Terra ! - Mais de 1.000 vezes a idade do Universo para a leitura dos dados ! Impedimento tecnológico

40 Princípio de Incerteza: Princípio de Incerteza: Princípio de Incerteza: Princípio de Incerteza: É impossível extrair com precisão absoluta as informações que caracterizam qualquer objeto Problema II:

41 Princípio de Incerteza A NATUREZA em pequena escala é intrinsecamente PROBABILÍSTICA Exemplo: Um elétron não possui POSIÇÃO nem VELOCIDADE determinadas; apenas PROBABILIDADES de ser encontrado numa dada região com uma certa velocidade

42 Analogia

43 Medir essa característica “JOGAR” o dado Probabilidade de cada valor PROBABILIDADE de cada face Possíveis valores de uma dada característica Cada FACE do dado Sistema Físico DADO “viciado” Analogia

44 Princípio de Incerteza A NATUREZA em pequena escala é intrinsecamente PROBABILÍSTICA Exemplo: Um elétron não possui POSIÇÃO nem VELOCIDADE determinadas; apenas PROBABILIDADES de ser encontrado numa dada região com uma certa velocidade Extrair a informação que caracteriza um objeto Determinar essas probabilidades Como? Jogando o dadoFazendo-se medições

45 Qualquer medição efetuada sobre um sistema altera as propriedades do mesmo Jogar o dado altera as probabilidades de suas faces IMPOSSÍVEL !!! Mas a vida não é tão simples... Ainda de acordo com os princípios da Física Quântica: Ainda de acordo com os princípios da Física Quântica: Então, como extrair as informações que caracterizam um objeto? Então, como extrair as informações que caracterizam um objeto? Na analogia, como determinar as probabilidades das faces de um dado que se alteram quando o dado é jogado? Na analogia, como determinar as probabilidades das faces de um dado que se alteram quando o dado é jogado?

46 Eliminar as características NÃO ESSENCIAIS! Mas o que é ESSENCIAL ao teletransporte? Como abordar o processo cientificamente? OBJETO ~ “Informações” que o caracterizam completamente Extrair, transmitir e recuperar as “informações” que caracterizam completamente o objeto

47 Princípio de Incerteza: Princípio de Incerteza: Princípio de Incerteza: Princípio de Incerteza: É impossível extrair com precisão absoluta as informações que caracterizam qualquer objeto Problema II: Impedimento conceitual !

48 Leis da Natureza proíbem Teletransporte ! Mas... Aparentemente...

49 Em algum lugar do estranho “reino quântico”... Par de objetos EPR (Einstein, Podolsky e Rosen) Par de objetos cujas propriedades estão “emaranhadas” (correlacionadas quanticamente)

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52 Na analogia dos dados: Par de dados (viciados) que sempre que jogados exibem faces cuja soma é, por exemplo, 7

53 Na analogia dos dados: Par de dados (viciados) que sempre que jogados exibem faces cuja soma é, por exemplo, 7

54 Conhecemos algumas maneiras de tornar “emaranhados” sistemas independentes simples; Medição de Bell Como “emaranhar” sistemas independentes? Aqui estaremos basicamente interessados na chamada:

55 Medidor de Bell

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57 Procedimento proposto em 1993 por C. Bennett (IBM), G. Brassard, C. Crépeau e R. Jozsa (U. Montreal), A. Peres (Technion) e W. Wooters (Williams Col.): =X DADO viciado desconhecido = X

58 Procedimento proposto em 1993 por C. Bennett (IBM), G. Brassard, C. Crépeau e R. Jozsa (U. Montreal), A. Peres (Technion) e W. Wooters (Williams Col.): X

59 Procedimento proposto em 1993 por C. Bennett (IBM), G. Brassard, C. Crépeau e R. Jozsa (U. Montreal), A. Peres (Technion) e W. Wooters (Williams Col.): DADOS emaranhados (SOMA 7) X A B

60 Procedimento proposto em 1993 por C. Bennett (IBM), G. Brassard, C. Crépeau e R. Jozsa (U. Montreal), A. Peres (Technion) e W. Wooters (Williams Col.): X A B

61 Procedimento proposto em 1993 por C. Bennett (IBM), G. Brassard, C. Crépeau e R. Jozsa (U. Montreal), A. Peres (Technion) e W. Wooters (Williams Col.): A B X

62 Procedimento proposto em 1993 por C. Bennett (IBM), G. Brassard, C. Crépeau e R. Jozsa (U. Montreal), A. Peres (Technion) e W. Wooters (Williams Col.): A B X

63 Procedimento proposto em 1993 por C. Bennett (IBM), G. Brassard, C. Crépeau e R. Jozsa (U. Montreal), A. Peres (Technion) e W. Wooters (Williams Col.): B XA

64 B XA DADOS A e B somam 7 DADOS A e B somam 7 DADOS A e X somam 7 DADOS A e X somam 7 B = X !!!

65 As probabilidades de se obter cada uma das faces do DADO B são iguais às do DADO X As propriedades desconhecidas do sistema físico X foram transferidas fielmente para o sistema físico B Conclusão:

66 Conclusão: O impedimento conceitual imposto pelo Princípio de Incerteza sobre o Teletransporte é contornado através de “emaranhamentos” quânticos O impedimento conceitual imposto pelo Princípio de Incerteza sobre o Teletransporte é contornado através de “emaranhamentos” quânticos

67 Leis da Natureza proíbem Teletransporte ! Aparentemente...

68 Aparentemente... NÃO

69 Em nível “microscópico”, o Teletransporte já é uma REALIDADE ! Em nível “microscópico”, o Teletransporte já é uma REALIDADE ! - Desde 1997 são realizadas experiências de teletransporte de partículas de luz (fótons); Teletransporte: Ficção ou Realidade? - O sistema mais complexo teletransportado até o momento são íons individuais. Em nível “macroscópico”, o Teletransporte ainda não passa de uma possibilidade futura. Em nível “macroscópico”, o Teletransporte ainda não passa de uma possibilidade futura. - - Tudo que podemos dizer é que não há nenhum princípio fundamental que o proíba, como se pensou no passado; - - Mas as barreiras tecnológicas são imensas!

70 Observações finais: Apesar de não ficar claro pela analogia, depois da Medição de Bell as características (probabilidades) do sistema X são alteradas; Mesmo assim, no final o sistema B terá exatamente as mesmas características do sistema X original (antes da medição de Bell)! Portanto, as informações que caracterizavam completamente o sistema X passaram fielmente para o sistema B e foram apagadas de X. Não houve clonagem. Teorema de não-clonagem

71 Referências: L. M. Krauss, A Física de Jornada nas Estrelas (Makron Books, 1996); L. M. Krauss, A Física de Jornada nas Estrelas (Makron Books, 1996); F. Dieguez e D. R. Burgierman, Superinteressante, Outubro (1998) pág. 57; F. Dieguez e D. R. Burgierman, Superinteressante, Outubro (1998) pág. 57; A. Zeilinger, Scientific American, Abril (2000) pág. 32. A. Zeilinger, Scientific American, Abril (2000) pág. 32. T. Sudbery, Nature 362, 586 (1993); T. Sudbery, Nature 362, 586 (1993); G. Taubes, Science 274, 504 (1996); G. Taubes, Science 274, 504 (1996); C. M. Caves, Science 282, 637 (1998); C. M. Caves, Science 282, 637 (1998);