Pesquisadores demonstram como construir sensores quânticos capazes de viajar no tempo

A ideia de viagem no tempo fascina os fãs de ficção científica há anos. A ciência diz-nos que viajar para o futuro é tecnicamente possível, pelo menos se estivermos dispostos a viajar perto da velocidade da luz, mas voltar no tempo está fora de questão. Mas e se os cientistas pudessem aproveitar as vantagens da física quântica para descobrir dados sobre sistemas complexos que ocorreram no passado?

Novas pesquisas sugerem que esta hipótese pode não ser tão absurda. Em um artigo de pesquisa Publicados 27 de junho de 2024, em Cartas de revisão de materiaisCater Murch, Charles M. Hohenberg, diretor do Centro de Saltos Quânticos da Universidade de Washington em St. Louis, e seus colegas Nicole Younger-Halpern do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e David Arvidsson-Shukor da Universidade de Cambridge, demonstraram um novo tipo de sensor quântico que aproveita o emaranhamento quântico para criar detectores capazes de viajar no tempo.

Murch descreve o conceito como sendo como um telescópio capaz de viajar no tempo para capturar uma estrela brilhante que você viu com o canto do olho. No mundo cotidiano, essa ideia não é aplicável. Mas no mundo obscuro da física quântica, pode haver uma maneira de contornar as regras. Isso se deve a uma propriedade dos sensores quânticos emaranhados que Murch chama de “retrospectiva”.

O processo começa com duas partículas quânticas emaranhadas em um único estado quântico – em outras palavras, dois qubits girando em direções opostas – de modo que, não importa para onde você olhe, os spins apontam em direções opostas. A partir daí, um dos dois qubits — a “sonda”, como Murch a chama — é exposto a um campo magnético que o faz girar.

A próxima etapa é onde a mágica acontece. Quando o qubit auxiliar (que não foi usado como sonda no experimento) é medido, as propriedades de emaranhamento na verdade enviam seu estado quântico (ou seja, spin) “de volta no tempo” para o outro qubit do par. Isto leva-nos de volta ao segundo passo do processo, onde o campo magnético girava a “ponta de sonda”, e é aqui que entra a verdadeira vantagem da visualização retrospectiva.

Nas condições normais deste tipo de experimento, onde o spin é usado para medir o tamanho do campo magnético, há uma chance em três de a medição falhar. Isso ocorre porque quando o campo magnético interage com o qubit ao longo do eixo x, y ou z, se for paralelo ou oposto à direção do spin, os resultados serão invalidados – não haverá spin para medir.

Em circunstâncias normais, quando o campo magnético é desconhecido, os cientistas têm de adivinhar em que direção a rotação deve ser definida, resultando numa probabilidade de um terço de falha. A beleza da retrospectiva é que ela permite aos experimentadores determinar a melhor direção de rotação – em retrospectiva – através da viagem no tempo.

Einstein certa vez se referiu ao emaranhamento quântico como “ação assustadora à distância”. Talvez a parte mais assustadora do emaranhamento quântico seja que podemos pensar em pares de partículas emaranhadas como a mesma partícula, movendo-se para frente e para trás no tempo.

Isto dá aos cientistas quânticos formas novas e inovadoras de construir sensores melhores – especialmente aqueles que podem ser efetivamente enviados de volta no tempo. Há uma série de aplicações potenciais para esses tipos de sensores, desde a detecção de fenômenos astronômicos até a vantagem acima mencionada obtida no estudo de campos magnéticos, e mais aplicações certamente tomarão forma à medida que o conceito se desenvolver.