Há muito, os cientistas tentam entender o “nascimento” de um emaranhamento quântico, ou seja, o momento em que partículas têm seus estados quânticos conectados de tal forma que não podem ser descritos separadamente. Chamado pelo próprio Einstein de “ação fantasmagórica à distância”, o emaranhamento era tido até agora como uma mudança “instantânea”.
A grande questão nesse conceito que, a princípio desafia as leis da física clássica, é saber exatamente em que momento surge o emaranhamento. Nesse sentido, uma equipe internacional de cientistas da Universidade de Tecnologia de Viena (UT Wien), na Áustria, e de três universidades chinesas (Shenzhen, Pequim e Shanxi), deram um salto espetacular, e inédito.
Eles conseguiram, pela primeira vez, cronometrar esse momento único, usando uma técnica de medição ultrarrápida chamada cronoscopia de attosegundo. Como se fosse uma câmera, a ferramenta permite observar trajetórias de elétrons que são extremamente rápidos, e como eles interagem entre si. Nesse tipo de observação, os movimentos são registrados em tempo real.
Medindo o emaranhamento quântico em uma escala de attosegundos
Atingido por um feixe de laser, um elétron escapa e o ouro vai para um nível de energia mais alto.Fonte: Universidade de Tecnologia de Viena
A escala de tempo na qual o emaranhamento quântico emerge equivale a um attosegundo, unidade de tempo incrivelmente pequena (10^-18 segundos), ou um bilionésimo de bilionésimo de segundo. Esse conceito é tão mínimo que é de difícil apreensão pela nossa mente. Usando uma alusão, podemos dizer que um attossegundo está para um segundo assim como um segundo está para 31,7 bilhões de anos, ou 2,3 vezes a idade do Universo.
Quando trabalham com partículas emaranhadas, os cientistas querem que esse emaranhamento dure o maior tempo possível. “Nós, por outro lado, estamos interessados em outra coisa: em descobrir como esse emaranhamento se desenvolve em primeiro lugar e quais efeitos físicos desempenham um papel em escalas de tempo extremamente curtas”, explica a coautora Iva Brezinová, professora na UT Wien.
Para testar suas teorias, a equipe utilizou poderosas simulações de computador, diz um comunicado de imprensa, para criar interações virtuais entre átomos e pulsos de laser intensos. Nos átomos atingidos por esse feixe de luz concentrado e rápido, um elétron voa para longe, enquanto o outro que permanece salta para um nível de energia mais alto. Esta é a “receita” para um emaranhamento quântico.
No emaranhamento quântico, o elétron não sabe quando “nasceu”
No emaranhamento quântico, o elétron ejetado do átomo não sabe quando “nasceu”.Fonte: Getty Images
Nesse ponto, a grande vantagem do emaranhamento quântico é que, mesmo com a ejeção de um elétron e o outro permanecer no átomo com energia desconhecida é que “Você só pode analisá-los juntos — e pode realizar uma medição em um dos elétrons e aprender algo sobre o outro elétron ao mesmo tempo”, afirma o co autor Joachim Burgdörfer, da UT Wiesn.
Assim, o “tempo de nascimento” do elétron que voou para longe está relacionado ao estado do elétron que ficou. “Isso significa que o tempo de nascimento do elétron que voa para longe não é conhecido em princípio. Você poderia dizer que o próprio elétron não sabe quando deixou o átomo”, diz Burgdörfer.
O conceito de superposição quântica é tão bizarro que esse elétron “deixou o átomo em um ponto anterior e posterior no tempo”, afirma o físico. Dessa forma, não é possível responder quando ele realmente se foi, ou seja, não existe resposta para essa pergunta na física quântica.
No entanto, a resposta se liga fisicamente ao estado, igualmente indefinido, do elétron que permaneceu. Se a partícula estiver em um estado de energia mais alto, o elétron que escapou foi ejetado em um ponto inicial do tempo. Mas, se a energia estiver mais baixa, o “tempo de nascimento” do elétron livre foi posterior, em média, a 232 attossegundos, conclui a simulação, que deverá agora ser testada em um ambiente de laboratório do mundo real.
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