Experimentos comprovam não existir ordem dos fatos: passado e futuro

Além da estranheza quântica: Não há “antes ou depois

No mundo cotidiano, os eventos ocorrem em uma ordem definida – o despertador toca antes de você acordar ou vice-versa. No entanto, um novo experimento mostra que, ao brincar com um fóton, pode ser impossível dizer em que ordem dois eventos ocorrem, obliterando nossa noção de senso comum de antes e depois e, potencialmente, enlameando o conceito de causalidade. Conhecida como um comutador quântico, a configuração poderia fornecer uma nova ferramenta útil na criação de tecnologias de informação quântica.

A mecânica quântica, diz Adrian Cho na revista Science, já torce nossa noção de que um objeto pode estar em apenas um lugar de cada vez. Graças à estranheza da mecânica quântica, uma pequena partícula como um elétron pode estar em vários lugares ao mesmo tempo. O comutador quântico atinge algo semelhante para dois eventos, A e B, mostrando que A pode ocorrer antes que B, e B possa ocorrer antes de A.

“Estou muito animado em ver as pessoas percebendo a nossa ideia com um experimento real”, diz Giulio Chiribella, da Universidade de Oxford, no Reino Unido, um dos teóricos que em 2009 primeiro propôs o conceito.

Para demonstrar o efeito, Andrew White, um físico da Universidade de Queensland, em Brisbane, na Austrália, e seus colegas dispararam fótons através de um aparelho chamado interferômetro, no qual dois caminhos divergem e se juntam novamente. Um fóton é uma partícula e uma onda eletromagnética que pode ser polarizada para contorcer horizontalmente ou verticalmente. Os pesquisadores definiram sua sonda de modo que, se o fóton estiver verticalmente polarizado, ele primeiro pegará o caminho esquerdo da sonda e, então, correndo de volta e entrando no aparelho através de uma “porta” diferente, siga o caminho correto. Se o fóton estiver polarizado horizontalmente, ele pegará o caminho certo e depois o esquerdo.

Mas a mecânica quântica permite que o fóton seja polarizado em ambos os sentidos ao mesmo tempo, tornando-o diagonalmente polarizado. Quando um fóton diagonalmente polarizado entra no aparelho, a onda quântica o descreve dividindo-se em partes verticalmente e horizontalmente polarizadas, e o fóton toma ambos os caminhos de uma vez, antes que as ondas se fundam novamente na saída do aparelho. Quando o fóton repete a viagem, ele toma novamente os dois caminhos, embora qualquer parte da onda quântica do fóton tome cada caminho apenas uma vez. Assim, é impossível dizer em que ordem o fóton tomou o caminho.

A parte complicada é provar o que está acontecendo dentro do experimento. Os físicos não podem simplesmente inserir detectores que revelarão onde no labirinto o fóton pode estar. Mais uma vez, graças à estranheza quântica, uma medida tão definitiva ‘colapsaria’ a condição delicada de dois caminhos ao mesmo tempo do fóton e arruinaria o experimento.

Em vez disso, os físicos devem encontrar uma maneira mais gentil de imprimir no fóton algum rastro de que ele desceu por um determinado caminho.

Para fazer isso, eles aproveitam o fato de que, além de uma polarização, cada pulso de luz tem uma forma ou distribuição espacial. Os experimentadores podem suavemente mudar essa forma colocando lentes e outros elementos ópticos em cada caminho, para mexer com o fóton que passa. Essas mudanças são os “eventos” reais do experimento e, dependendo de qual pequeno conjunto de mudanças os físicos realizam ao longo de cada caminho, a polarização do fóton pode mudar de uma direção diagonal para a outra, quando as duas metades de sua onda quântica recombinam. Essa conexão sutil é a chave para o experimento.

Ao longo de muitas tentativas, os físicos implementaram diferentes combinações de mudanças de forma nos dois caminhos, como escolher entre um punhado de configurações para dois botões diferentes. Se cada fóton definitivamente tomar um caminho ou outro primeiro, as correlações entre o ajuste do botão e a polarização final do fóton devem obedecer a certos limites. No entanto, se ambos tomarem os dois caminhos primeiro, as correlações excederão esses limites, o que é exatamente o que os físicos observam em um artigo publicado na Physical Review Letters.

Tal como está, os pesquisadores escolheram as operações nos dois caminhos independentemente. No entanto, em princípio, o experimento mostra que a mecânica quântica permite a possibilidade de que os dois processos possam desencadear um ao outro, diz Cyril Branciard, físico do Instituto Néel de Grenoble, na França, que trabalhou no experimento. “Pode haver situações em que algum evento A cause outro evento B, enquanto ao mesmo tempo B causa A.”

Em 2015, físicos da Universidade de Viena realizaram um experimento semelhante. No entanto, o novo experimento supera limitações técnicas do primeiro experimento e pode ser mais fácil de escalar para aplicações práticas, diz Caslav Brukner, um teórico da Universidade de Viena, que trabalhou no experimento anterior.

O comutador quântico pode ter aplicações em tecnologias de brotamento que, por exemplo, manipular e transmitir informações codificadas nos estados quânticos de fótons individuais e outras partículas quânticas. Tais dispositivos devem passar partículas através de canais quânticos, como fibras ópticas, que invariavelmente sofrem com o ruído. Mas mesmo que dois desses canais sejam muito barulhentos para transmitir informações quânticas, eles poderiam, em princípio, ser transformados em uma chave quântica para permitir o fluxo de informações, diz Jacquiline Romero, física quântica e membro da equipe de Queensland.

“Você introduz a ordem indefinida e, de repente, você pode se comunicar”, diz ela. “Isso é bem legal!”

Cada vez mais vai se comprovando não haver presente, passado e futuro.

Fonte: https://ovnihoje.com/2018/08/29/estranheza-quantica-nao-ha-antes-ou-depois/