Como a rotação da Terra é medida? Cientistas usam física quântica

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Um grupo de físicos da Universidade de Viena conseguiu usar partículas quanticamente emaranhadas para medir a rotação da Terra. O fato é inédito e permitiu aumentar a precisão das medições em mais de mil vezes.

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Na física quântica, quando partículas estão emaranhadas, elas pertencem a um único estado, isso significa, que mesmo que estejam separadas, por qualquer distância que seja, a interação com uma afetará simultaneamente a outra. No entanto, se o estado for perturbado, as partículas serão automaticamente desconectadas, por causa disso, medições de rotação usando fótons emaranhadas é tão complicado.

Na pesquisa foram usados fótons emaranhados (Crédito: Marco Di Vita)

A conquista foi descrita em um estudo publicado na revista Science Advances e utilizou um instrumento parecido com o interferômetro de Sagnac. Nessa técnica a luz é enviada em direções opostas em um loop, mas devido à rotação do sistema, um dos lados chega primeiro ao ponto inicial. No artigo foram usados fótons emaranhados.

Os fótons foram enviados através de uma fibra óptica de 2 quilômetros de comprimento organizada em um loop;
Além disso, os pesquisadores conseguiram manter o ruído do sistema baixo por várias horas, garantindo que os fótons emaranhados durassem enquanto passavam pela fibra;
A intenção do dispositivo não era medir a rotação do planeta, mas como a Terra está constantemente girando embaixo dos nossos pés, ele acabou medindo isso.

Isso representa um marco significativo, pois, um século após a primeira observação da rotação da Terra com a luz, o emaranhado quântico individual de luz finalmente entrou nos mesmos regimes de sensibilidade.
Haocun Yu, coautor do estudo, em comunicado

Dois quilômetros de fibra óptica foram enroladas em loop para construir o instrumento (Crédito: Raffaele Silvestri)

Leia mais:

A intenção não era medir a rotação da Terra

Para evitar a rotação resultante da Terra, os pesquisadores precisaram encontrar uma forma de isolar o sistema. A solução foi dividir a fibra óptica em duas bobinas de mesmo comprimento e conectá-las através de interruptor óptico. Segundo Raffaele Silvestri, principal autor do estudo, foi como se eles tivessem enganado a luz, “fazendo-a pensar que está num universo não rotativo”.

Os pesquisadores estão empolgados com a descoberta da nova forma de medir rotação e acreditam que a técnica possa ser utilizada para estabelecer as bases para melhorar os sensores de rotação baseados em emaranhamento. Isso poderia permitir uma exploração aprofundada da conexão entre a mecânica quântica e a relatividade geral.