Físicos Utilizam Mecânica Quântica para Extrair Energia do Nada

Por , em 28.05.2023
Um experimento de verificação do protocolo de teletransporte quântico foi conduzido em um dos computadores quânticos da IBM

Físicos alcançaram um feito notável no reino da mecânica quântica que parece desafiar as leis físicas e o bom senso: extrair energia do espaço vazio. A crença convencional é que é impossível obter energia diretamente do vácuo porque ele não possui energia. No entanto, Masahiro Hotta, um físico teórico da Universidade de Tohoku, no Japão, propôs uma abordagem diferente, sugerindo que o vácuo poderia ser forçado a liberar energia em certas condições.

Inicialmente, a ideia de Hotta foi recebida com ceticismo e em grande parte ignorada pelos pesquisadores, que consideraram implausível a extração de energia do vácuo. No entanto, após uma análise mais detalhada, percebeu-se que a proposta de Hotta envolvia um fenômeno quântico distinto que se assemelhava mais à teletransporte de energia entre diferentes locais do que à criação de energia.

Nos últimos anos, dois experimentos separados teletransportaram energia por distâncias microscópicas em dispositivos quânticos, fornecendo evidências convincentes de que o teletransporte de energia é um fenômeno quântico genuíno.

O ceticismo inicial de Hotta em relação ao teletransporte quântico de energia surgiu de sua busca para medir a intensidade do emaranhamento, uma ligação quântica que conecta objetos mesmo quando estão distantes. Ele suspeitou que a energia negativa, um conceito exótico na teoria quântica, poderia ser usada para medir o emaranhamento. A investigação de Hotta revelou um resultado surpreendente: uma sequência simples de eventos poderia induzir o vácuo quântico a liberar energia que aparentemente não existia.

Esse fenômeno contra-intuitivo surge devido à natureza peculiar do vácuo quântico, que nunca se estabiliza em um estado de energia zero absoluto devido às flutuações inerentes dos campos quânticos. Essas flutuações, conhecidas como energia do ponto zero, fornecem um nível mínimo de energia para cada campo, mesmo no espaço vazio. Hotta descobriu que, ao explorar o emaranhamento presente nessas flutuações do vácuo, a energia poderia ser extraída do estado fundamental do sistema.

O procedimento envolve dois físicos, Alice e Bob, sendo que Bob deseja energia, mas só tem acesso ao espaço vazio. Alice, localizada em uma posição distante, mede o campo quântico e injeta energia nele, desviando o campo geral de seu estado fundamental. Bob, sem conhecimento das ações de Alice, usa as informações que ela envia sobre as flutuações do vácuo para extrair energia de seu vácuo local. A energia extraída está limitada à quantidade injetada por Alice, garantindo a conservação de energia e impedindo qualquer violação de princípios físicos fundamentais.

Apesar da natureza inovadora do trabalho de Hotta e dos experimentos bem-sucedidos, o conceito de teletransporte quântico de energia inicialmente enfrentou ceticismo e foi descartado como mais uma tentativa irrealista de aproveitar a energia do vácuo. No entanto, Hotta persistiu no desenvolvimento e na promoção de sua ideia, recebendo incentivo de outros físicos, incluindo William Unruh.

A validação experimental da teletransporte quântico de energia enfrentou atrasos significativos devido a circunstâncias imprevistas, como o terremoto de Tohoku e os danos subsequentes aos equipamentos. No entanto, a pesquisa finalmente ganhou impulso, e demonstrações experimentais foram realizadas por dois grupos independentes. Um grupo utilizou a tecnologia de ressonância magnética nuclear para teletransportar energia entre átomos de carbono, enquanto o outro grupo empregou a plataforma de computação quântica da IBM para demonstrar o teletransporte quântico de energia em um qubit.

Os experimentos bem-sucedidos estabeleceram a possibilidade do teletransporte de energia e representam marcos significativos. No entanto, Hotta ainda considera esses experimentos como simulações quânticas em vez de fenômenos naturais. Sua pesquisa em andamento visa aproveitar a energia do ponto zero de um sistema cujo estado fundamental possui naturalmente o emaranhamento observado nos campos quânticos fundamentais que permeiam o universo.

As aplicações potenciais do teletransporte quântico de energia são diversas. Pode contribuir para estabilizar computadores quânticos e permitir o estudo do calor, energia e emaranhamento em sistemas quânticos. Há também perspectivas de incorporar a teletransporte de energia na área emergente da internet quântica.

Embora alguns pesquisadores achem interessante a busca pela densidade de energia negativa e suas implicações na formação do espaço-tempo, outros alertam que nosso entendimento das correlações quânticas ainda está em desenvolvimento. Mais pesquisas são necessárias para compreender plenamente as possibilidades e as implicações do teletransporte quântica de energia.

Hotta, satisfeito por estabelecer o teletransporte quântico de energia como um fenômeno físico genuíno, acredita que ela representa uma física real, não apenas ficção científica. [Quanta Magazine]

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