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Viagem no tempoamplamente reconhecido como um elemento básico de histórias e filmes de ficção científica, é pelo menos teoricamente possível sob certas condições. Isso inclui situações como viagens em altíssima velocidade pelo espaço, bem como a proximidade de um viajante a fontes particularmente fortes de gravidade.
No entanto, novas pesquisas sugerem que os cientistas podem estar se aproximando da extensão da manipulação do tempo além da teoria e do uso prático, graças às inovações na física quântica.
A teoria da relatividade de Einstein ajudou a mostrar a conexão íntima entre tempo e espaço, revelando que, à medida que a velocidade de um viajante ao passar pelo espaço aumenta, sua experiência do tempo desacelera. Essa realidade foi verificada experimentalmente em experimentos envolvendo variâncias observadas em relógios separados que revelam o que os físicos chamam de dilatação do tempo.
Tecnicamente, enquanto andamos pela rua em qualquer dia da semana, nossos pés estão se movendo através do tempo a uma taxa ligeiramente diferente da nossa cabeça, dada a maior proximidade da parte inferior do nosso corpo ao campo gravitacional da Terra. No entanto, tais variações são tão sutis que são indiscerníveis, e peculiaridades de espaço e tempo como essas têm pouca significância prática.
No entanto, uma pesquisa recente de uma equipe da Washington University em St. Louis, juntamente com colaboradores do NIST e da University of Cambridge, está revelando como um novo tipo de sensor quântico projetado para alavancar o emaranhamento quântico pode levar a uma forma de detectores de viagem no tempo da vida real. A descoberta revolucionária, detalhada em um novo estudo publicado em 27 de junho de 2024, apresenta uma possibilidade ousada: os cientistas poderão em breve coletar dados do passado.
O estranho reino da metrologia quântica
Em seu artigo, a equipe descreve experimentos envolvendo um processador quântico supercondutor de dois qubits. Suas medições demonstraram uma vantagem quântica que superou todas as estratégias que não envolviam os fenômenos de emaranhamento quântico. Os resultados de seu estudo poderiam potencialmente permitir que dados do passado fossem coletados, alavancando as propriedades únicas do que Einstein chamou de “ação assustadora à distância”.
Embora impossível em nosso mundo cotidiano, o reino da física quântica oferece possibilidades que desafiam as regras convencionais. Central para esse avanço é uma propriedade de sensores quânticos emaranhados, chamada de “visão retrospectiva”.
Kater Murch, professora de Física Charles M. Hohenberg e diretora do Centro de Saltos Quânticos da Universidade de Washington, compara as investigações da equipe sobre esses conceitos ao envio de um telescópio de volta no tempo e permitindo que ele capture imagens de uma estrela cadente.
De Qubits a Singlets
Em sua pesquisa, a equipe criou um processo em que duas partículas quânticas foram entrelaçadas em um estado singlet quântico, compreendendo um par de qubits cujos spins opostos são sempre orientados em direções opostas, não importando seu quadro de referência. Um dos qubits, que os pesquisadores designam como a “sonda”, é então introduzido em um campo magnético, que induz a rotação.
Enquanto isso, o qubit que não foi exposto a um campo magnético é medido. Isso revela um aspecto fundamental da inovação da equipe, dado que as propriedades de emaranhamento compartilhadas entre os dois qubits permitem que o estado quântico do qubit auxiliar influencie o qubit de sonda sob a influência do campo magnético. O resultado notável é que o qubit de sonda é influenciado retroativamente, o que efetivamente facilita a capacidade de enviar informações “de volta no tempo”.
Isso significa que os cientistas são tecnicamente capazes de empregar esse fenômeno de retrospectiva para determinar a direção ótima para o giro do qubit da sonda após o fato, quase como se estivessem observando do futuro, mas controlando o comportamento do qubit no passado. Isso permite que eles aumentem a precisão das medições.
Sensores quânticos que viajam no tempo na vida real?
Na maioria das circunstâncias, medir a rotação do spin de um qubit como um meio de avaliar o tamanho de um campo magnético teria cerca de uma chance em três de falha, já que o alinhamento do campo com a direção do spin efetivamente anula os resultados. Em contraste, a propriedade de retrospectiva permitiu à equipe a habilidade única de definir a melhor direção para o spin retroativamente.
Sob essas condições, as partículas emaranhadas funcionam efetivamente como uma única entidade que existe simultaneamente em posições para frente e para trás no tempo, permitindo assim potenciais inovadores na criação de sensores quânticos avançados que podem produzir medições manipuladas temporalmente.
As implicações dessa tecnologia são significativas e podem ajudar a dar origem a todas as novas tecnologias de sensores, desde a detecção de fenômenos astronômicos raros até a melhoria significativa da maneira como os pesquisadores estudam e manipulam o comportamento dos campos magnéticos.
Em última análise, a nova tecnologia de “viagem no tempo” da equipe provavelmente marca um passo significativo para tornar esse conceito de ficção científica bem conhecido em realidade, permitindo novas possibilidades e percepções inovadoras sobre a natureza que vão além do nosso domínio atual do tempo.
Publicado sob o título inócuo “Estimativa de fase agnóstica”, o novo estudo inovador de Murch e dos coautores Xingrui Song, Flavio Salvati, Chandrashekhar Gaikwad, Nicole Yunger Halpern e David R. M. Arvidsson-Shukur, apareceu em Cartas de revisão física.
Micah Hanks é o editor-chefe e cofundador do The Debrief. Ele pode ser contatado por e-mail em micah@thedebrief.org. Acompanhe o trabalho dele em micahhanks.com e em X: @MicahHanks.
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