Pesquisadores da Universidade de Cambridge usaram o emaranhamento quântico para simular um cenário semelhante a uma viagem no tempo. Isto torna possível alterar retroativamente o comportamento passado para melhorar os resultados presentes. Os físicos demonstraram que a simulação de modelos hipotéticos de viagem no tempo pode resolver problemas experimentais que pareciam insolúveis com a física padrão. Se os jogadores, investidores e experimentalistas quânticos conseguissem dobrar a flecha do tempo, a sua vantagem aumentaria enormemente, levando a melhores resultados.
Pesquisadores da Universidade de Cambridge mostraram que, ao manipular o emaranhamento – uma característica da teoria quântica que faz com que as partículas fiquem intrinsecamente ligadas entre si – eles podem simular o que aconteceria se uma pessoa fosse capaz de viajar para trás no tempo. Assim, em alguns casos, jogadores, investidores e experimentalistas quânticos podem alterar retroativamente o seu comportamento passado para melhorar os resultados presentes.
Embora os cientistas já tenham modelado como tal loop espaço-tempo se comportaria se existisse, se as partículas podem viajar no tempo continua a ser um tema controverso entre os físicos. Ao ligar a sua nova teoria à metrologia quântica (a utilização da teoria quântica para fazer medições altamente sensíveis), a equipa de Cambridge demonstrou que o emaranhamento pode resolver problemas que pareciam impossíveis de resolver. A pesquisa foi publicada em 12 de outubro na revista Physical Review Letters.
"Imagine que você quer enviar um presente para alguém: você precisa enviá-lo no primeiro dia para garantir que ele chegue no terceiro dia. No entanto, você só pode receber a lista de desejos dessa pessoa no segundo dia. Portanto, nesta situação cronológica, é impossível saber antecipadamente qual presente a outra pessoa deseja, e é impossível garantir que você receberá o presente certo", disse o primeiro autor David Arvidsson-Shukur do Hitachi Cambridge Laboratory.
“Agora imagine que você poderia alterar o presente que enviou no primeiro dia com base nas informações da lista de desejos que recebeu no dia seguinte. Nossa simulação usa manipulação de emaranhamento quântico para mostrar como você pode alterar retroativamente seu comportamento anterior para garantir que o resultado final seja o que você deseja.
A simulação é baseada no emaranhamento quântico, que envolve fortes correlações que as partículas quânticas podem compartilhar, mas que as partículas clássicas – aquelas governadas pela física cotidiana – não podem.
A peculiaridade da física quântica é que, se duas partículas estiverem próximas o suficiente para interagir, elas podem permanecer conectadas mesmo que estejam separadas. Esta é a base da computação quântica – usar partículas interconectadas para realizar cálculos que são complexos demais para computadores clássicos.
“Em nosso projeto, o experimentador emaranha duas partículas”, disse Nicole Yunger Halpern, pesquisadora do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade de Maryland. “A primeira partícula é então enviada para uso no experimento. Após obter novas informações, o experimentador manipula a segunda partícula, alterando efetivamente o estado passado da primeira partícula, alterando assim o resultado do experimento.”
"O efeito é muito significativo, mas só acontece uma vez em quatro vezes! Em outras palavras, a simulação falha 75 por cento das vezes. Mas a boa notícia é que você sabe se falhar. Se continuarmos com a analogia do presente, então uma vez em cada quatro vezes é um presente desejado (como um par de calças), e outra vez é um par de calças no tamanho errado, ou na cor errada, ou uma jaqueta", disse Arvidson-Shukur.
Para tornar o seu modelo relevante para a tecnologia, os teóricos ligaram-no à metrologia quântica. Em um experimento comum de metrologia quântica, fótons – pequenas partículas de luz – são direcionados a uma amostra de interesse e então gravados com uma câmera especial. Para que o experimento seja eficaz, os fótons devem ser preparados de alguma forma antes de chegarem à amostra. Os pesquisadores mostraram que podem usar viagens no tempo simuladas para alterar retroativamente o fóton original, mesmo que aprendam a melhor forma de preparar o fóton depois que ele atingir a amostra.
Para compensar a grande probabilidade de falha, os teóricos propõem o envio de um grande número de fotões emaranhados, sabendo que alguns acabarão por transportar a informação correta e atualizada. Eles então usarão filtros para garantir que os fótons corretos passem pela câmera, enquanto os filtros rejeitam os fótons “ruins” restantes.
O co-autor Aidan McConnell conduziu a pesquisa enquanto estudava para seu mestrado no Laboratório Cavendish em Cambridge e agora é estudante de doutorado na ETH Zurique. "Supondo que o custo do envio de presentes seja baixo, podemos enviar muitos pacotes no primeiro dia. No segundo dia, sabemos qual presente deve ser enviado. Quando o pacote chega no terceiro dia, um em cada quatro presentes está correto, e selecionamos esses presentes informando ao destinatário qual expresso deve ser jogado fora."
“É realmente reconfortante que nossos experimentos exijam filtros para serem bem-sucedidos”, disse Arvidson-Shukur. "Se as nossas simulações de viagem no tempo sempre tivessem sucesso, o mundo seria um lugar muito estranho. A relatividade e todas as teorias em que confiamos para compreender o universo deixariam de existir. Em vez de uma máquina de viagem no tempo, o que propomos é um mergulho profundo nos fundamentos da mecânica quântica. Estas simulações não permitem que você volte no tempo e mude seu passado, mas permitem que você resolva os problemas de ontem para criar um amanhã melhor."