O grupo experimental de ótica quântica do IF teve colaboração em um trabalho publicado em 24 de setembro na revista “Physical Review X”, com a participação dos Profs. Stephen Walborn e Gabriel H Aguilar (recentemente aprovado em concurso do IF).

O emaranhamento quântico, que ocorre quando as propriedades de objetos quânticos são interligadas, é um fenômeno potencialmente interessante para o desenvolvimento de futuras aplicações em criptografia e computação. Mas manipular estados emaranhados é sempre um desafio.

Uma das dificuldades no estudo das propriedades fundamentais de estados emaranhados é que a complexidade matemática da descrição aumenta exponencialmente com o número de subsistemas emaranhados. Por conta disso, procedimentos experimentais para reconstruir um estado emaranhado podem exigir um número enorme de medidas.

Para contornar o problema, um grupo de pesquisadores da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), da UFSC (Universidade Federal de Santa Catarina) e da UFG (Universidade Federal de Goiás) concebeu um arranjo experimental usando pares de fótons preparados em estados emaranhados tripartites e quadripartites, e testaram um método que envolve a reconstrução dos estados locais dos subsistemas sem medir as correlações entre eles.  Eles mostraram que o esquema funciona para estados puros e quase puros.

“Constatamos que o número de medições requeridas cresce apenas linearmente com o número de subsistemas, em vez de exponencialmente, como é o caso de uma caracterização completa”, escrevem os autores G. H. Aguilar, S. P. Walborn, P.H. Souto Ribeiro e L. C. Céleri.

Os pesquisadores acreditam que o método possa facilitar o desenvolvimento de sistemas capazes de processar informações pela via quântica.

A Physics Reports publicou recentemente um artigo com coautoria dos profs. do IF Luiz Felipe Canto e Raul Donângelo (colaborador), apresentando uma revisão dos principais progressos na área de colisões de núcleos fracamente ligados nos últimos dez anos, tanto do ponto de vista teórico quanto experimental. Em colisões de núcleos típicos, os processos importantes são o espalhamento elástico, colisões inelásticas, transferência de um ou mais nucleons, e fusão. A situação é diferente em colisões de núcleos fracamente ligados, onde um novo processo tem um papel fundamental: a quebra em fragmentos. Isto acontece com alguns núcleos estáveis leves, como o ^6,7Li e o ⁹Be mas o maior interesse recai em núcleos radiotivos ricos em neutrons (núcleos exóticos), como o ¹¹Li. Atualmente é possivel realizar experiências de colisão com feixes secundários e núcleos exóticos em vários laboratórios. O processos que ocorrem nestas colisões são ilustrados na figura abaixo.

http://www.sciencedirect.com/science/journal/03701573/596

A Comissão Julgadora do Prêmio indicou o prof. Stephen Walborn do IF-UFRJ pelo trabalho “Experimental determination of entanglement with a single measurement”, publicado na revista Nature 440, 1022-1025 (2006), que registra o primeiro experimento a medir de forma eficiente o emaranhamento de um estado desconhecido.

O emaranhamento quântico tem sido um aspecto controverso da Física Quântica desde 1935, quando Einstein, Podolsky e Rosen postularam que esta “fantasmagórica ação à distância” era apenas uma consequência teórica de uma teoria incompleta. Nos últimos 20 anos o emaranhamento vem sendo visto não só como um aspecto fundamental da teoria quântica, como também um recurso que poderia ser utilizado para realizar tarefas que não podem ser executadas dentro das leis da física clássica. Já que o emaranhamento é um recurso, será que poderia ser quantificado? Esta pergunta foi respondida positivamente e várias métricas têm sido propostas. Em geral, os quantificadores de emaranhamento são funções da matriz de densidade e não correspondem diretamente a um observável físico que pode ser medido no estado quântico. No entanto, em 2004, foi mostrado que o emaranhamento pode ser medido diretamente se temos acesso a duas cópias do estado quântico simultaneamente. Em 2006, a primeira medição direta de emaranhamento quântico foi realizada no Laboratório de Ótica Quântica do Instituto de Física da UFRJ.

O prêmio será celebrado com um colóquio especial do próprio no dia 25/ago às 16h no CBPF (auditório do 6o andar).

Em artigo publicado recentemente na revista Science e que também mereceu destaque na seção “perspectives” da mesma revista, o professor do IF-UFRJ Bruno Mota e sua colaboradora Suzana Herculano-Houze, também da UFRJ, explicam como o córtex cerebral de mamífero se sobra.

Bruno Mota e Suzana Herculano-Houzel mostram que as dobras dos cortices tem a menor energia livre  prevista para a sua área de superfície e espessura, isto é, a conformação mais energeticamente favorável (e estável). Isto indica que a dobraduras  ocorrem quando o córtex cerebral atinge a conformação física de energia livre menos eficaz, e a sua superfície e volume de curvatura se deslocam de acordo com as várias forças que actuam sobre eles no desenvolvimento (tais como o crescimento do córtex si, a pressão do fluido espinal cerebral, a resistência das fibras nervosas). Isto é semelhante à forma como uma folha de papel se amassa .

De fato, Mota e Herculano-Houzel mostram que a mesma função matemática que descreve a energia livre mínima eficaz de uma superfície, dependendo da sua área de superfície e espessura prevê tanto o grau de dobra do córtex cerebral e de folhas amassadas. A constatação de que o córtex cerebral de mamíferos,  composto por neurónios e outros materiais biológicos, tem dobraduras muito semelhantes às de uma folha de papel indica que as dobras são uma propriedade física de base do cérebro.

Para saber mais, visite a página web da revista e o texto na seção “perspectives” da mesma revista. A publicação também recebeu grande destaque na mídia nacional e internacional.

Um artigo publicado na PRC pelo pesquisador do IF (recém-emérito) Luiz Felipe Canto, junto com colaboradores P. Descouvemont, T. Druet (ULB, Bélgica), e M. S. Hussein (USP/ITA) foi escolhido como destaque pelo editor. Em reações de baixa energia núcleos estáveis e exóticos fracamente ligados tendem a se quebrar. Portanto, uma descrição bem sucedida precisa tratar adequadamente os canáis de quebra. Neste trabalho conseguiu-se traçar com sucesso a evolução de um sistema ⁹Be + ²⁰⁸Pb até os estados finais de espalhamento elástico, quebra e fusão, tudo através de um único cálculo consistente. Um aspecto particularmente desafiador do projeto, mas que também propiciou grandes avanços, foi tratar o projétil ⁹Be como um sistema de três corpos “? + ? + n“. Até então ⁹Be era tratado como um sistema de dois corpos (⁸Be + n ou ⁵He + ?).

Em artigo publicado no Physical Review X [1] o pesquisador Eduardo Marino e o doutorando Leandro Oliveira do Nascimento, ambos do IF-UFRJ, juntamente com Cristiane de Morais Smith, pesquisadora da Universidade de Utrecht, na Holanda e Van Sérgio Alves, pesquisador da UFPa, relatam a descoberta de um novo efeito no grafeno. Trata-se do Efeito Hall Quântico de Vale espontâneo induzido tão somente pela interação entre os elétrons p do carbono nesse material. A condutividade Hall foi determinada exatamente e coincide com aquela obtida no Efeito Hall Quântico usual, apesar da ausência de qualquer campo magnético aplicado. O efeito vem acompanhado da geração espontânea de um gap no espectro eletrônico, o qual contém uma infinidade de estados “midgap” e deve ser observado a uma temperatura abaixo de 2K.

A colaboração do Pierre Auger, que conta com os professores Carla Bonifazi, João Torres de Mello Neto e os pós-docs Ugo Giaccari e Diego Torres Machado, reportou novos resultados a respeito da composição dos raios cósmicos. O número muônico em chuveiros atmosféricos, criados por raios cósmicos e medidos pela colaboração, apresenta um desacordo intrigante com todos os modelos teóricos. Representam assim um desafio ao nosso entendimento da composição de massa dos raios cósmicos.

O artigo, destaque do editor na PRD, encontra-se em: https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.91.032003