Viagem no Tempo Quântica: Explorando Possibilidades Além da Realidade
O mundo quântico opera sob princípios distintos em comparação ao familiar mundo clássico, levando a fenômenos extraordinários. Cientistas exploraram a ideia de usar o emaranhamento quântico para simular uma curva fechada do tempo, comumente chamada de viagem no tempo.
Antes de aprofundarmos, é crucial enfatizar que partículas quânticas reais não viajam de volta no tempo. Pesquisas recentes têm se concentrado em um Gedankenexperiment, um termo popularizado por Einstein para descrever estudos teóricos realizados em vez de experimentos práticos – uma abordagem inestimável ao investigar os limites da física, como partículas viajando à velocidade da luz. No entanto, a simulação proposta envolve o que pode ser chamado de “viagem no tempo efetiva”, como explicado em um artigo recente publicado em Physical Review Letters, devido à maneira peculiar como as partículas quânticas podem interagir.
Essa interação é conhecida como emaranhamento quântico, que ocorre quando as propriedades de duas ou mais partículas quânticas estão interconectadas. Em essência, o conhecimento das características de uma partícula emaranhada implica informações sobre as outras, independentemente da distância física que as separa. Como o emaranhamento opera em uma escala quântica, a separação espacial não afeta o relacionamento delas. Isso significa que alterar as propriedades de uma partícula quântica na Terra, emaranhada com uma partícula próxima a um buraco negro a 10 bilhões de anos-luz de distância, poderia potencialmente influenciar o comportamento de algo no passado distante.
A pesquisa recente explora o conceito de curvas fechadas do tempo (CTCs), caminhos hipotéticos que poderiam levar à viagem no tempo. Essas curvas representam linhas do tempo, a trajetória de uma partícula no espaço-tempo ao longo de sua existência, mas em sentido contrário. Em 1992, Stephen Hawking propôs a “conjectura de proteção da cronologia”, sugerindo que as leis da física proíbem a existência de curvas fechadas do tempo, tornando assim a viagem no tempo impossível. No entanto, o estudo recente argumenta que elas podem ser simuladas probabilisticamente por meio de circuitos de teletransporte quântico.
O Gedankenexperiment da equipe envolve as seguintes etapas: os físicos submetem sondas fotônicas a uma interação quântica, resultando em um resultado específico mensurável. Com base nesse resultado, eles podem retroativamente determinar a entrada que teria produzido um resultado ideal. Embora o retrocesso desempenhe um papel, a operação quântica única permite que os pesquisadores ajustem os valores da sonda quântica por meio do emaranhamento, levando a um resultado melhor, apesar de a operação inicial já ter ocorrido.
Nicole Yunger Halpern, coautora do estudo e física do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e da Universidade de Maryland em College Park, explicou que sua pesquisa demonstra a possibilidade de “melhorar probabilisticamente as escolhas passadas”. No entanto, é importante observar que a execução real da simulação proposta de viagem no tempo ainda não ocorreu.
Em seu estudo, o efeito aparente de viagem no tempo ocorreu com uma taxa de falha de 75%. Para lidar com essa alta taxa de falha, a equipe propõe o envio de um grande número de fótons emaranhados e a implementação de um filtro para garantir que os fótons com informações corrigidas passem enquanto são filtradas as partículas desatualizadas.
David Arvidsson-Shukur, físico quântico da Universidade de Cambridge e autor principal do estudo, enfatizou que o experimento parece insolúvel usando a física padrão (não quântica), que segue a seta normal do tempo. Consequentemente, o emaranhamento quântico parece capaz de criar situações que se assemelham efetivamente à viagem no tempo.
Os comportamentos das partículas quânticas, especialmente as maneiras pelas quais eles diferem dos fenômenos macroscópicos, oferecem informações valiosas para os físicos que buscam compreender a natureza de nossa realidade. O emaranhamento representa um aspecto de como as entidades quânticas seguem princípios diferentes.
Os últimos anos testemunharam várias conquistas quânticas, incluindo alegações de criação de buracos de minhoca quânticos para transferência instantânea de informações quânticas e a sincronização de tambores minúsculos usando o emaranhamento. Além disso, o Prêmio Nobel de Física de 2022 reconheceu a exploração das complexidades do emaranhamento quântico, destacando sua importância no avanço da compreensão do mundo físico.
A abordagem de simulação oferece um meio de investigar a viagem no tempo sem estar restrito à conformidade com as regras do universo. Independentemente da existência de curvas fechadas do tempo reais na realidade, os pesquisadores veem seu Gedankenexperiment como uma maneira inovadora de investigar a mecânica quântica. Isso lhes permite aproveitar a aparente indiferença do reino quântico à continuidade temporal para alcançar resultados intrigantes.
Em 1992, pouco antes do artigo de Hawking, o físico Kip Thorne apresentou um artigo na 13ª Conferência Internacional sobre Relatividade Geral e Gravitação. Thorne concluiu que “pode acontecer que em escalas macroscópicas a cronologia nem sempre seja protegida e, mesmo que a cronologia seja protegida macroscopicamente, a gravidade quântica pode oferecer amplitudes de probabilidade finitas para histórias microscópicas do espaço-tempo com curvas fechadas do tempo”. Em outras palavras, a viabilidade da viagem no tempo continua a ser um quebra-cabeça complexo que vai além da física clássica. Uma vez que a gravidade quântica permanece um campo elusivo, a questão da viagem no tempo permanece sem resposta.
No entanto, se as curvas fechadas do tempo realmente existem na realidade ou não, isso é algo relativamente menos relevante no contexto da nova pesquisa. O que é significativo é que os cientistas acreditam que seu Gedankenexperiment introduz uma nova abordagem para explorar a mecânica quântica, aproveitando a aparente indiferença do reino quântico à continuidade temporal para alcançar resultados intrigantes. [Gizmodo]
