O surgimento do mundo clássico a partir da mecânica quântica é um problema sutil, inicialmente apresentado por Schrödinger em 1926 [1] e retomado por ele em 1935, quando discutiu a possibilidade de superposições coerentes de estados classicamente distinguíveis em sistemas macroscópicos, exemplificado pelo famoso “gato de Schrödinger” [2].

A questão da transição entre o mundo quântico e o clássico está fortemente ligada à interação de sistemas quânticos com o ambiente [3,4]. Essa interação influencia diretamente as superposições de estados quânticos [4], com consequências tanto do ponto de vista conceitual quanto prático. Ela é determinante para avaliar a robustez de computadores quânticos e para o funcionamento de protocolos de metrologia de alta precisão, que dependem de estados emaranhados.

O desenvolvimento de novos conceitos e técnicas para a manipulação precisa de átomos e fótons levou à investigação experimental dos efeitos do ambiente sobre sistemas quânticos, impulsionando, simultaneamente, o desenvolvimento de novas tecnologias quânticas. Esta palestra apresentará uma revisão de trabalhos realizados, com minha participação, nos últimos anos, teóricos [5-11] e experimentais [12,13], que abordam essas questões. Para revisões mais amplas, ver [14,15].

 

REFERÊNCIAS

[1] E. Schrödinger. Der stetige Obergang von der Mikro- zur Makromechanik. Die Naturwissenschaften 28, 664 (1926). Tradução para inglês: The Continuous Transition from Micro- to Macro-Mechanics, em Collected Papers on Wave Mechanics, Erwin Schródinger, AMS Chelsea Publishing: third Edition, New York (1982).

[2] E. Schrödinger. Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik. Die Naturwissenschaften, 23, 807 (1935). Tradução para inglês: The Present Situation in Quantum Mechanics, Proceedings of the American Philosophical Society 124, No. 5, pp. 323-338 (1980). Published by the University of Pennsylvania Press.

[3] A. O. Caldeira and A. J. Leggett, Influence of dissipation on quantum tunneling in macroscopic systems, Phys. Rev. Lett. 46, 211 (1981).

[4] A. O. Caldeira and A. J. Leggett, Influence of damping on quantum interference: An exactly soluble model, Phys. Rev. A 31, 1059 (1985).

[5] L. Aolita, R. Chaves, D. Cavalcanti, A.Acín, and L. Davidovich. Scaling laws for the decay of multiqubit entanglement. Phys. Rev. Lett. 100, 080501 (2008).

[6] Daniel Cavalcanti, Rafael Chaves, Leandro Aolita, Luiz Davidovich, and Antonio Acín, Open-system dynamics of graphstate entanglement. Phys. Rev. Lett. 103, 030502 (2009).

[7] B. M. Escher, R. L. de Matos Filho, and L. Davidovich, General framework for estimating the ultimate precision limit in noisy quantum-enhanced metrology, Nature Phys. 7, 406 (2011).

[8] M. M. Taddei, B. M. Escher, L. Davidovich, and R. L. de Matos Filho, Quantum Speed Limit for Physical Processes, Phys. Rev. Lett. 109, 050402 (2013).

[9] B. M. Escher, L. Davidovich, N. Zagury, and R. L. de Matos Filho, Quantum Metrological Limits via a Variational Approach, Phys. Rev. Lett. 109, 190404 (2012).

[10] L. Davidovich and R. L. de Matos Filho, Quantum illumination strategy for parameter estimation, Phys. Rev. A 108, 042612 (2023).

[11] J. Wang, R. L. de Matos Filho, G. S. Agarwal, and L. Davidovich, Quantum advantage of time-reversed ancilla-based metrology of open systems, Phys. Rev. Res. 6, 013034 (2024).

[12] M. P. Almeida, F. de Melo, M. Hor-Meyll, A. Salles, S. P. Walborn, P. H. Souto Ribeiro, and L. Davidovich. Environmentinduced sudden death of entanglement. Science 316, 579 (2007).

[13] O. Jiménez Farías, G. H. Aguilar, A. Valdés-Hernández, P. H. Souto Ribeiro, L. Davidovich, and S. P. Walborn, Observation of the emergence of multipartite entanglement between a system and its environment. Phys. Rev. Lett. 109, 150403 (2012).

[14] Leandro Aolita, Fernando de Melo and Luiz Davidovich, Open-system dynamics of entanglement: a Key Issues review, Rep. Prog. Phys. 78, 042001 (2015).

[15] L. Davidovich, From quantum to classical: Schrödinger cats, entanglement, and decoherence, Physica Scripta 91, 063013 (2016).