Física quântica oferece uma maneira de esconder a ignorância

Com informações da Universidade de Queensland - 09/07/2020

No mundo clássico, a ignorância do aluno é revelada pelas perguntas do professor. No mundo quântico, o aluno esconde sua ignorância usando dicas escritas em um alfabeto quântico.
[Imagem: Michael Kewming]

Intuição clássica e ignorância quântica

Estudantes podem esconder sua ignorância e responder a perguntas corretamente em um exame sem que sua falta de conhecimento seja detectada pelos professores - mas apenas no mundo quântico.

Físicos australianos demonstraram experimentalmente uma ideia contra-intuitiva da teoria, a ideia de que a ignorância do todo não implica necessariamente a ignorância das partes - esse conceito de ignorância quântica foi proposto teoricamente em 2011.

Essa demonstração em laboratório pode não ajudar estudantes relapsos na hora da prova, mas promete oferecer um modo de avaliar a segurança na criptografia quântica.

"O que também é realmente interessante é que fornecemos uma interpretação acessível e real de uma afirmação que vem da pura teoria das probabilidades," disse o professor Jacqui Romero, da Universidade de Queensland.

Alfabeto quântico

De acordo com a intuição clássica, a ignorância pode ser atribuída a uma fonte - se o conhecimento de um livro por um aluno estiver incompleto, o professor poderá criar um teste para investigar quais partes do livro são desconhecidas para o aluno.

Mas isso nem sempre funciona assim no mundo quântico.

"Nossos resultados confirmam que a fonte da ignorância do aluno pode ser ocultada do professor usando sistemas quânticos. Quando nos comunicamos, usamos símbolos especiais chamados letras, que formam um alfabeto. Em nosso estudo, fizemos a mesma coisa, mas usamos luz para criar um alfabeto quântico," detalha o pesquisador Michael Kewming.

Ocorre que, como quase tudo no reino das dimensões atômicas, os alfabetos quânticos têm propriedades estranhas.

"Digamos que o aluno esteja realizando um exame que cubra dois tópicos e, embora não tenha estudado, ele receba uma única cola de um amigo mais estudioso.

"Na situação clássica, essa cola tem utilidade limitada - fornecendo informações sobre apenas um tópico - e o professor ainda pode descobrir qual tópico o aluno desconhece. Mas uma dica escrita usando nosso alfabeto quântico pode conter simultaneamente informações sobre os dois tópicos, apesar de parecer ser apenas sobre um deles. Como resultado, o professor não pode determinar a fonte da ignorância do aluno, porque a cola é sempre útil para o aluno," descreveu Kewming.

Cola quântica

A equipe conseguiu verificar isso em um experimento físico escrevendo informações na forma de fótons únicos - as partículas que compõem a luz.

"Nosso resultado tem implicações para a segurança da criptografia quântica porque mostramos que o que é verdadeiro para as colas clássicas não é verdadeiro para as colas quânticas," disse o professor Romero.

Infelizmente para os estudantes que se não se preparam tão bem para os exames, as colas quânticas não estarão disponíveis fora do laboratório tão cedo.

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