Emaranhamento quântico: compreendendo o ‘impossível’ de uma forma simples

O emaranhado inicial da mecânica quântica começa quando a informação entra por nossos ouvidos e olhos, e nosso cérebro compreende que vamos falar de um mundo ao nível subatômico, rebelde, que parece não responder a nada que classicamente construiu-se no campo das ciências.

Nas últimas décadas, pesquisadores têm se preocupado em analisar, experimentar, descrever e testar teorias sobre o comportamento, aparentemente, anômalo, das partículas subatômicas. Mas eventos como o emaranhamento quântico exigem uma visão diferenciada dos fatos.

Pois alguns dos fenômenos comportamentais dessas partículas não podem ser descritas pelas leis que regem a natureza, em uma perspectiva macroscópica. Extrapolando, e muito, pense que cada carro que você observa na rua.

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O movimento dos carros em uma rua pode ser bem descrito, com dados sobre sua velocidade, posição e cálculos relativamente precisos sobre quanto tempo ele levará para se deslocar em um percurso demarcado.

Contudo, se esses veículos se comportassem como as partículas se comportam em escalas quânticas, um mundo mais caótico, regido por probabilidades e saltos quânticos, deixaria nosso dia-dia bem menos ordenado.

Isso não quer dizer que o caos rege a física quântica, mas sim que com nosso olhar enviesado pela física clássica, essas observações parecem ser muito exóticas. No “mundo quântico” os limites da física clássica são desafiados a cada instante de tempo. Mas tem como simplificar? Vamos tentar desembolar um emaranhado.

Nasce um emaranhado

Um dos temas mais recorrentes na física quântica é o emaranhamento quântico ou entrelaçamento quântico. O nome foi proposto por Erwin Schrödinger, em meados da década de 1930, mesma década em que o comportamento “síncrono” das partículas foi descrito por Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen.

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No artigo intitulado “a descrição da mecânica quântica da realidade física pode ser considerada completa?”, de 1935, o trio apresenta o paradoxo EPR (Einstein, Podolsky, Rosen), onde os cientistas propõem um experimento mental sobre o que as teorias dizem e realidade física observada.

Elas não agem como partícula e anti-partícula, mas sim em um estado de existência interligado.Fonte:  Getty Images 

Segundo eles, as equações disponíveis não eram suficientes para descrever os fenômenos quânticos observados. Um desses, é o que chamamos de emaranhamento quântico, sendo o comportamento correlacionado entre duas partículas, em estados similares de existência.

Trocando em miúdos, o emaranhamento quântico é o comportamento interligado entre duas partículas, independentemente do espaço existente entre elas, e sem a necessidade de uma ligação física entre esses elementos.

É como se ao “nascerem” essas partículas gerassem um tipo de ligação única, que as fazem existir e agir de modo correlacionado. Se uma gira para a esquerda, sua partícula emaranhada, em qualquer parte do cosmo, estaria girando para a direita.

Desemaranhando

No entanto, como isso seria possível? Segundo Einstein, é uma força fantasmagórica. E apesar de parecer engraçado, a ligação invisível existente entre essas partículas, ainda não é bem descrita. Porém, o fenômeno já se mostrou verdadeiro.

Carl Kocher, professor de Física da Universidade da Califórnia realizou experimentos com fótons emaranhados, emitidos a partir do elemento cálcio.  De fato, as partículas correlacionadas respondem às alterações comportamentais previstas, e o fenômeno pode ser observado não apenas em pares, mas também em conjuntos de partículas.

Quando uma partícula emaranhada é medida e “observada” espera-se que sua correspondente esteja em um estado “contrário”. Contudo, para além, quando a partícula em teste é forçada a mudar seu estado, sua interligada instantaneamente também mudará seu estado.

Com a alteração instantânea sem a necessidade de redes e outputs, os dados seriam rapidamente processados e a comunicação poderia ser inviolável. E nessa correspondência automática e supereficiente, os pesquisadores da área propõem aplicações práticas que podem revolucionar como a comunicação e a computação quântica ocorrem.

Alguns pesquisadores chegam a supor que essa comunicação entre as partículas é tão rápida que poderia superar a velocidade da luz. No entanto, ao que se sabe, essa velocidade está dentro dos limites, sem realizar a quebra do paradoxo de velocidade da luz.

Erwin Schrödinger exemplificou o estado simultâneo de existência com o Paradoxo do Gato.Fonte:  Getty Images 

Ademais, outras linhas de estudo utilizam do princípio da superposição, onde se infere que todas as partículas se encontram em todos os estados físicos, teoricamente possíveis, de modo simultâneo. Quando observamos, fazemos um recorte de tempo específico, colapsando o sistema, e extraindo o estado naquele instante de tempo.

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Assim, o emaranhamento quântico só pode ser estudado em recortes ínfimos de tempo, dando ao observador apenas um pequeno vislumbre das ligações existentes no sistema, que também dependerá da perspectiva e ângulo de visão de quem faz as medidas.

Não tão desembolado

No resumo da ópera, saiba que o emaranhamento quântico é a ligação entre duas partículas, ou conjunto de partículas, que após unidas, jamais desfarão essa interligação.

Vivendo em constante troca de estado e interagindo umas com as outras, independentemente de ligações físicas “reais” e a distância, esse imbróglio quântico não está próximo de ser desenrolado.

O mundo subatômico ainda é cheio de mistérios. Mas a ciência busca, ainda que em passos não tão largos, desenvolver-se o suficiente para que essas e tantas outras dúvidas e devaneios um dia sejam respondidos.

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