Dois trabalhos sobre discórdia quântica, assinados pelo docente de nosso Instituto, Diogo de Oliveira Soares Pinto, em conjunto com outros cientistas, foram destaques na Physics Review Letters (PRL), com o selo Editor Suggestions, inclusive com chamada especial na revista Nature Physics.
Em um artigo da autoria de Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen, datado de 1935, foi levantada a dúvida sobre se mecânica quântica poderia ser considerada uma teoria 
completa. Com diversos argumentos, o trio alegou que era possível construir estados correlacionados das partículas sem nenhuma analogia com qualquer teoria clássica e que geravam comportamentos completamente inesperados. O físico teórico austríaco, Erwin Schrödinger, batizou essas correlações com o nome de Emaranhamento Quântico, dizendo que esta era a grande propriedade da mecânica quântica: Existe essa correlação, que é tão forte, que possibilitaria (em tese) manipular algo em um determinado ponto, afetando outro, independente de onde estivesse, explica Diogo.
Em 1964, John Bell, propôs uma expressão matemática para quantificar o que Eistein, Podolsky e Rosen afirmavam que existia. Desta forma, surgiu a Desigualdade de Bell, uma abordagem matemática para testar a hipótese de que “ou as coisas existiam na realidade, ou existiam localmente, individualmente”, hipótese essa conhecida como realismo-local: Foi a primeira vez que surgiu a ideia de não-localidade das correlações em mecânica quântica, afirma o pesquisador do IFSC. Esse emaranhamento, segundo posteriores pesquisas, deveria servir para algo, o que acabou por acontecer quando surgiu o processamento da informação quântica, utilizando estados emaranhados.
Um dos primeiros trabalhos que chamou muito a atenção de Diogo foi o artigo que destaca a teleportação como paradigma operacional para o emaranhamento quântico, escrito por vários físicos de renome, também publicado na Physics Review Letters. No referido artigo, os especialistas afirmam que o teleporte quântico, de fato, pode existir: Toda a interpretação do significado dessa 
correlação quântica forte mudou quando as pessoas pararam de pensar em partículas individuais e se voltaram para a questão de como a informação é distribuída entre essas partículas, pontua o pesquisador.
De acordo com o docente do IFSC-USP, o emaranhamento é constituído por partículas correlacionadas tão fortemente que não tem sentido falar em objetos isolados. Tudo é muito claro quando se trata de estados puros – estados quânticos bem definidos – porque nessa circunstância, emaranhamento e não localidade tem o mesmo significado. Entretanto, quanto se trata de estados mistos ou de mistura estatística – estados quânticos cuja chance de ocorrer está associada a uma probabilidade – a interpretação é mais sutil: Falava-se de não-localidade e emaranhamento como sinônimos, mas foi mostrado que, para o caso de estados mistos, a relação não era tão direta. Existem estados mistos locais, ou seja, que não violam a desigualdade de Bell, pontua Diogo. A partir desse momento se falava que os estados quânticos mistos ou eram não-locais ou emaranhados ou ainda separáveis – estados que não apresentavam emaranhamento. Um dia, alguém questionou se existiria outro tipo de correlação quântica nesses estados, ou seja, num estado misto sem emaranhamento é possível que existam correlações entre, por exemplo, duas partes de um sistema que seja somente devido ao seu caráter quântico?, complementa Diogo Soares. Então, a questão proposta é estudada, de fato, dando origem à famosa discórdia quântica. Assim, a mecânica quântica, mesmo em estados separáveis, exerce uma determinada função: Ela vai atuar de alguma maneira, explica Diogo.
No primeiro artigo publicado na PRL, em dezembro de 2013, intitulado Observation of Environment-Induced Double Sudden Transitions in Geometric Quantum Correlations, escrito por Diogo Soares junto com o Professor Eduardo R. de Azevedo e a doutoranda Isabela A. Silva, todos do IFSC-USP, em conjunto com Fagner M. Paula, José D. Montealegre, Andreia Saguia, Marcelo S. Sarandy, do Instituto de Física da Universidade Federal 
Fluminense, Alexandre M. Souza, Roberto S. Sarthour, Ivan S. Oliveira, do Centro Brasileiro de Pesquisas Física, e Gerardo Adesso, da Universidade de Nottingham (UK), foi mostrado que, dependendo de como é preparado o estado inicial, a dinâmica da correlação assume um caráter peculiar em que durante um período de tempo não sofre ação da decoerência, causada pela interação com um ambiente externo, se mantendo constante como se fosse um sistema isolado: Havia a discórdia quântica e o equivalente clássico, que era a correlação clássica; quando se soma os dois tem como resultado a correlação total de um sistema. Durante a dinâmica, dependendo do estado inicial, ocorria um decaimento da correlação total, mas até certo instante de tempo a discórdia quântica ficava constante, enquanto a correlação clássica decaía. Em contraponto e a partir desse instante, a correlação clássica ficava constante e a correlação quântica decaía de tal modo que a soma delas sempre dava o decaimento monotônico da correlação total, sublinha o pesquisador.
No citado artigo, é ressaltado que essa situação pode ser ainda mais complexa e podem surgir duas mudanças no regime de decaimento da discórdia quântica e uma única mudança na clássica. Simplificando, a informação total pode não ser simplesmente a soma da informação quântica e clássica. O fator responsável pelo artigo ter se tornado um Editor Suggestions no PRL, foi a demonstração de que o estudo da dinâmica das correlações pode revelar características nada triviais: A discórdia quântica é bem sutil, a ponto de a correlação total do sistema não ser uma simples combinação, uma simples soma da correlação quântica e da clássica.
Já o segundo artigo, intitulado Quantum discord determines the interferometric power of quantum states, escrito por Diogo, em colaboração com os cientistas Davide Girolami, da Universidade de Oxford, Vittorio Giovannetti, da Scuola Normale Superiore de Pisa, Tommaso Tufarelli, do Imperial College London, Jefferson G. Filgueiras, da Universidade Técnica de Dortmund, Alexandre M. Souza, Roberto S. Sarthour, Ivan S. Oliveira, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, e Gerardo Adesso, da Universidade de Nottingham, além de ter sido publicado na PRL, em Março deste ano, como Editor Suggestions, também foi destaque na revista Nature Physics, devido ao fato de ser um dos primeiros passos que demonstram a importância da discórdia quântica.
Por 
exemplo, para se estimar parâmetros em um experimento, se for utilizada apenas uma teoria baseada em mecânica clássica, um pesquisador terá uma dada precisão. Por outro lado, se for utilizada uma teoria baseada em mecânica quântica e, portanto, conceitos como a correlação dada pela discórdia, esse mesmo pesquisador terá uma precisão maior. Mas, se houver um emaranhamento, a precisão será superior: O interessante é que, mais uma vez, a discórdia quântica está presente e neste caso ajuda a aumentar a precisão na estimativa de parâmetros num experimento, explica Diogo. De acordo com outros artigos, além de ajudar em estimativas de parâmetros, a discórdia quântica pode ser útil para as criptografias quânticas, parecidas com as utilizadas nos computadores tradicionais, porém, muito mais seguras.
Obviamente, este é um artigo de princípio, mas é um importante passo que pode servir como base para aqueles que pretenderem desenvolver tecnologias baseadas em mecânica quântica, por exemplo: O nosso passo atual é tentar interpretar a mudança da dinâmica de correlação, já que ninguém tem conhecimento completo sobre ela. Acredito que nos próximos meses poderá sair um novo artigo sobre este assunto, finaliza Diogo.
Assessoria de Comunicação
