30 de julho de 2025 | Notícias e avisos
Colaboração com a exposição “A maravilhosa natureza dos fótons e o sensoriamento quântico fotônico” na Expo 2025 Osaka, Kansai, Japão.
Fornecendo modelos conceituais de espectroscopia infravermelha quântica para a primeira exposição prática de emaranhamento quântico do Japão
Shimadzu, em colaboração com o Professor Shigeki Takeuchi e seu grupo de pesquisa na Escola de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade de Kyoto, exibirá modelos conceituais de futuras tecnologias de sensoriamento baseadas em espectroscopia infravermelha quântica na exposição Expo 2025 Osaka, Kansai, Japão (Expo 2025) intitulada "A Natureza Maravilhosa dos Fótons e o Sensoriamento Quântico Fotônico", parte de "Momento Entangle: [Quantum, Terra e Universo] × Arte" (Patrocinador: Gabinete do Ministro da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia). A exposição ocorrerá de 14 a 20 de agosto. Os incríveis fenômenos relacionados a fótons que podem ser vivenciados no local são explicados por Mitsuko, uma personagem original baseada em Mitsuko Namino, que apareceu pela primeira vez em "O Julgamento do Fóton *1", um ensaio escrito pelo Professor Shinichiro Tomonaga.
Mitsuko, uma personagem da exposição
Esta será a primeira exposição pública do gênero no Japão, permitindo que os visitantes vivenciem o misterioso mundo do emaranhamento quântico *2 por meio da operação prática de três dispositivos que utilizam pares de fótons quânticos emaranhados. A exposição se concentra no comportamento de partículas quânticas individuais, como elétrons e fótons, e na tecnologia quântica, que excede os limites da tecnologia convencional ao controlar a relação entre múltiplas partículas quânticas (emaranhamento quântico). Desde 2018, Shimadzu trabalha com o Professor Takeuchi e seu grupo em "pesquisa sobre dispositivos de detecção quântica usando fótons quânticos emaranhados" no âmbito do Programa Principal Salto Quântico (MEXT Q-LEAP) do Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia. Esta pesquisa utiliza interferência quântica na geração de pares de fótons quânticos emaranhados para realizar espectroscopia de absorção infravermelha quântica na região do infravermelho com apenas uma fonte de luz visível e um detector. A adoção prática dessa tecnologia permitirá a diferenciação e a identificação de uma variedade de substâncias por espectrômetros quânticos de infravermelho compactos e de alto desempenho para aplicações médicas, de segurança e ambientais. A principal função da Shimadzu é a fabricação de elementos ópticos usados para gerar pares de fótons emaranhados em regiões de luz visível e infravermelha a partir de fontes de luz.
- *1: Este ensaio foi escrito pelo Professor Shinichiro Tomonaga em 1949. Neste drama judicial, a afirmação da ré, Mitsuko Namino, de que foi vista através de duas janelas simultaneamente, é verificada usando a mecânica quântica. A afirmação foi listada em diversas publicações, incluindo "The Quantum Mechanical World" (Misuzu Shobo, Ltd.).
- *2:Quando há dois ou mais estados correlacionados na superposição quântica entre dois sistemas diferentes (ou seja, múltiplos estados quânticos são possíveis simultaneamente).
Resumo da Exposição
| Nome | Momento Entangle: [Quantum, Terra e Universo] × Arte A Natureza Maravilhosa dos Fótons e a Detecção Quântica Fotônica |
|---|---|
| Lugar | EXPO 2025 Osaka, Kansai, Japão Centro de Exposições “WASSE” Zona do Portão Oeste |
| Sessão | Quinta-feira, 14 de agosto de 2025 - Quarta-feira, 20 de agosto de 2025, das 10h00 às 20h00 Observação: Início às 13h no dia da abertura (quinta-feira, dia 14). Término às 18h no último dia (quarta-feira, dia 20). |
Estrutura da Exposição
Prólogo da Zona 1
Em um vídeo, Mitsuko prepara o cenário descrevendo o fóton como a menor unidade de luz. As características desses fótons são apresentadas, assim como a noção de luz emaranhada.
Experimento da Zona 2! O Estranho Mundo dos Fótons Gêmeos
A exposição apresenta três instrumentos experimentais de ponta, criados por pesquisadores da Universidade de Kyoto, que ilustram o entrelaçamento quântico fotônico. Eles permitem que os visitantes vivenciem esses fenômenos estranhos por si mesmos.
Instrumento 1: Gerador de Emaranhamento Quântico
Como os fótons gêmeos são criados: a origem da luz emaranhada quântica
A luz quântica emaranhada é realmente produzida, e um vídeo da luz quântica emaranhada produzida neste local é exibido.
Instrumento 2: Demonstração de interferência quântica de dois fótons
Fótons gêmeos idênticos: para onde eles foram depois de se encontrarem e passarem?
O experimento da “interferência quântica de dois fótons”
No mundo da mecânica quântica, ocorrem interferências entre múltiplos processos físicos. Como resultado, fenômenos que deveriam ocorrer naturalmente deixam de ocorrer. Os visitantes podem realizar um experimento no qual pares de fótons incidem sobre um espelho semitransparente.
Instrumento 3: Demonstração da Violação da Desigualdade de Bell
Fótons que permanecem relacionados mesmo quando separados por uma grande distância: verificação real da violação da desigualdade de Bell
Fenômenos físicos cotidianos são determinados apenas pelo estado das coisas localmente, em um lugar específico (realismo local), mas isso não é verdade no mundo quântico. Isso foi demonstrado em um experimento sobre a "Violação da Desigualdade de Bell", que ganhou o Prêmio Nobel de Física de 2022. Os visitantes podem realizar esse experimento por conta própria com este instrumento experimental, que utiliza pares de fótons emaranhados quânticos.
Zona 3: Vamos em frente! Um futuro transformado por pares de fótons
Esta exposição prática descreve a tecnologia de sensoriamento quântico fotônico, que utiliza luz quântica emaranhada para superar as limitações da tecnologia convencional. Apresenta uma ideia de como o nosso cotidiano pode mudar como resultado disso.
Tomógrafo de Coerência Óptica (Exibido com a cooperação da Santec Holdings)
Os visitantes podem observar a estrutura interna de um dedo inserindo-o no analisador.
Tomografia de Coerência Óptica Quântica (Q-OCT)A melhoria significativa na resolução via Q-OCT, que usa luz emaranhada quântica, é descrita por meio de um vídeo explicativo e dados de medição.
Espectrômetro infravermelho quântico (exibido pela Shimadzu Corporation)
Esta exposição permite aos visitantes identificar moléculas em diversas amostras usando um espectrômetro de infravermelho. A significativa miniaturização que se torna possível na espectrometria de infravermelho quântico usando luz quântica emaranhada é explicada por meio de um vídeo e um modelo conceitual que ilustra os instrumentos do futuro.
Epílogo: O Futuro da Detecção Quântica Fotônica
Esta exposição analisa a relação entre o desenvolvimento da mecânica quântica e a Universidade de Kyoto, por meio de uma cronologia que começa em 1900. Ao mesmo tempo, descreve a tecnologia de sensoriamento quântico fotônico, que utiliza luz quântica entrelaçada, bem como seu efeito cascata na sociedade. Iniciativas do Consórcio de Implementação Social de Sensoriamento Quântico Fotônico, inaugurado pela Universidade de Kyoto, também são apresentadas.
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