O tempo entrelaçado da gravidade quântica
As teorias de mecânica quântica e gravidade são famosas por serem incompatíveis, apesar dos esforços de inúmeros cientistas nos últimos 50 anos. Por isso, podemos comemorar a conquista de um grupo de pesquisadores, que combinou elementos-chave das duas teorias ao descrever o fluxo do tempo e descobriram que a ordem temporal entre eventos pode exibir características verdadeiramente quânticas.
Os pesquisadores são da Universidade de Viena (Áustria), a Academia Austríaca de Ciências (Áustria), a Universidade de Queensland (Austrália) e o Instituto Stevens de Tecnologia (EUA).
De acordo com a relatividade geral, a presença de um objeto massivo torna mais lenta a passagem do tempo. Isso significa que um relógio colocado perto de um objeto massivo vai ficar mais lento que um relógio idêntico que está muito mais longe deste objeto.
As regras da teoria quântica, porém, permitem que qualquer objeto esteja tenha um estado de superposição. A questão é: o que acontece quando um objeto massivo o suficiente para interferir na passagem do tempo é colocado em um estado de superposição quântica?
Este tema é controverso… alguns cientistas dizem que este cenário é simplesmente impossível. Outros desenvolvem teorias inteiras baseadas na suposição de que isso é possível.
“Começamos ao abordar a pergunta: o que mostraria um relógio que é influenciado por um objeto massivo em um estado de superposição quântica?”, explica a pesquisadora Magdalena Zych, da Universidade de Queensland.
Eles constataram que quando um objeto massivo é colocado em superposição quântica perto de um conjunto de relógios, a ordem do tempo pode ser genuinamente quântica, desafiando qualquer descrição clássica.
Caslav Brukner, pesquisador da Universidade de Vienna, lembra a todos que o cenário do estudo está distante do que experimentamos no dia-a-dia. “Mas a revelação mais importante do nosso trabalho é que a ordem de tempo quântica é possível, e que ela resulta em efeitos físicos”, diz ele.
Para melhor ilustrar o que acontece, imagine duas naves espaciais de guerra treinando. Elas precisam atirar uma na outra em um horário específico, e imediatamente depois precisam escapar da munição do inimigo. Se uma das naves atira mais cedo do que o combinado, a outra sai destruída, e isso mostra uma diferença de ordem de tempo entre os tiros. Em um cenário puramente imaginário, se um objeto massivo como um planeta fosse colocado perto de uma das naves, isso alteraria a contagem do tempo. Como resultado, o navio mais longe do navio atiraria muito cedo e o outro não conseguiria escapar.
As leis da física quântica e da gravidade preveem que ao manipular o estado de superposição quântico do planeta, os navios podem acabar em superposição, de forma que qualquer um dos dois pode ser destruído. Esse estado de superposição que envolve dois sistemas é chamado de emaranhamento.
Esta nova pesquisa mostra que a ordem de tempo entre os eventos pode exibir superposição e emaranhamento. O resultado pode ser usado como teste teórico para cenários de gravidade quântica e pode auxiliar na formulação de uma teoria de gravidade quântica. O estudo também pode ser relevante para tecnologias quânticas do futuro, como computadores quânticos. [Phys.org]
