Cientistas rejuvenescem partículas quânticas para seu estado original

Não, não estamos falando de Homem-Formiga, mas sim de física — cientistas espanhóis conseguiram, em diversos trabalhos com experimentos bem-sucedidos, rejuvenescer o estado de partículas subatômicas do mundo quântico, onde as leis da física clássica não se aplicam. É como se você se olhasse no espelho agora mesmo e se visse 20 anos mais novo.

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Realizados via Instituto de Ótica Quântica e Informação Quântica (IQOQI, na sigla em inglês), da Academia de Ciências Austríaca, os estudos provaram ser possível acelerar, desacelerar e até reverter o fluxo de tempo em sistemas quânticos arbitrários, ou até mesmo em situações sem controle externo. Como isso é possível?

Mundo quântico e a física

Primeiramente, precisamos entender o mundo subatômico, que também chamamos de quântico. Nele, a ciência já sabe que as leis fundamentais da física não se aplicam, e já foram vistos casos de superposição, quando uma partícula está em um estado e em outro completamente diferente ao mesmo tempo, de emaranhamento, quando uma ação de uma partícula afeta outra a uma grande distância, e teleporte, só para dar alguns exemplos.

Os cientistas usam uma analogia simples para entendermos melhor a situação: a física clássica é como um cinema, onde temos de ver o filme do início ao fim, cronologicamente, sem controle algum da situação. No mundo quântico, temos o controle remoto em mãos, podendo voltar, pausar ou pular partes do filme à vontade. É isso que, em laboratório, Miguel Navascués e David Trillo conseguiram fazer.

Rebobinando partículas

Para isso, foi criado um "protocolo de rebobinamento", um método que nos deixa reverter o estado de elétrons, prótons e múons, basicamente qualquer partícula. Na teoria e na prática, isso envolve usar um fóton que evolui ao passar por um cristal. Utilizando um interruptor quântico — um dispositivo experimental já usado há tempos —, foi possível retornar essa partícula de luz ao estado original, como no início do experimento.

Segundo os pesquisadores, é o experimento mais difícil já construído para uso de um único fóton. Um dos aspectos mais interessantes é a possibilidade de voltar a partícula para um estado que sequer conhecemos. É possível rodar o teste sem saber nada sobre o sistema, sua dinâmica interna ou mesmo a interação entre o sistema e o experimentador.

No campo das ideias, o experimento derivou de considerações sobre a teoria da relatividade, de Einstein, que teorizava a separação de dois gêmeos — um ficando na Terra e o outro viajando na velocidade da luz, voltando enquanto ainda jovem e encontrando seu irmão com aparência idosa. Para isso ser possível, no entanto, seria preciso usar quantidades obscenas de energia ou um buraco negro, limitação inexistente na mecânica quântica não-relativística.

O experimento também funciona 100% das vezes, não dependendo de probabilidade. É a resposta definitiva acerca da possibilidade de processos como esse na mecânica quântica. A questão, no entanto, é que isso só é possível em bits quânticos (ou qubits), unidades com apenas 1 bit de informação. Seria, teoricamente, possível replicar a experiência em sistemas maiores, como em um humano, mas isso acarreta diversos problemas.

Podemos reverter o tempo em humanos?

Um humano é um organismo muito complexo, então é uma impossibilidade prática usar tanta energia apenas para isso, além de ser inútil. A pessoa teria de ser trancada em um local sem qualquer influência externa, mas, com os protocolos atuais, as chances de sucesso seriam baixas. O tempo necessário para completá-lo também depende da quantidade de informação armazenada pelo sistema, então levaríamos milhões de anos para rejuvenescer alguém em menos de um segundo. Nada prático.

Em termos de partículas simples, há alguns truques. Reverter uma partícula de 1 bit para seu estado há 5 minutos leva o mesmo tempo — 5 minutos. Para acelerar, o mesmo. Os cientistas, no entanto, descobriram como transferir o tempo evolucionário entre sistemas físicos idênticos, ou seja, seria possível fazer um experimento de 1 ano com 10 sistemas e "roubar" 1 ano de 9 deles, dando-os ao 10º e fazendo com que este envelhecesse 10 anos.

Enquanto mesmo Navascués, um dos pesquisadores responsáveis, crê que não existam utilidades práticas, ele ainda se anima ao acreditar estar "trazendo a ficção científica para o mundo real", como no filme Tenet. Outros cientistas, no entanto, creem que aplicações tecnológicas possam ser possíveis, gerando, por exemplo, protocolos de rebobinamento para processadores quânticos, revertendo erros ou processos indesejados. Se isso se tornará realidade, só o tempo dirá — isto é, se não o revertermos até lá.

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Fonte: Physical Review X; Letters, Quantum, arXiv, Optica