Atingimos o limite da teoria quântica? Um novo estudo identificou a fronteira entre a física quântica e um reino pós-quântico ainda desconhecido, analisando matematicamente todas as medições possíveis de sistemas quânticos simples.
O entrelaçamento quântico pode ligar dois objetos mesmo quando estão separados por distâncias extremamente grandes. Agora, foi descoberto um limite no qual essas correlações quânticas param. Surpreendentemente, algo ainda mais forte pode estar a nascer.
Esta revelação foi feita num estudo publicado esta quarta-feira na Nature Physics.
“Estamos no limite da ciência”, afirmou o líder da investigação, Jean-Daniel Bancal.
Para verificar se dois objetos quânticos estão emaranhados, os físicos fazem testes de Bell: medem repetidamente o sistema para descobrir todos os estados possíveis em que pode estar e, em seguida, criam uma “distribuição de probabilidades” para mostrar a probabilidade de o sistema estar em qualquer um desses estados.
Agora, Jean-Daniel Bancal e Victor Barizien (ambos da Universidade de Paris-Saclay, em França) calcularam exatamente quais as distribuições de probabilidade permitidas pela teoria quântica.
Como explica a New Scientist, para dupla concentrou-se num sistema quântico que só pode estar num de dois estados. Um exemplo disto é um bit quântico (ou qubit): o bloco de construção dos computadores quânticos e dos dispositivos de comunicação quânticos.
Normalmente, os físicos calculariam a distribuição de probabilidades destes estados com base nos detalhes físicos do objeto. Mas os dois físicos conceberam uma forma de inverter o método: em vez disso, começaram com as muitas distribuições de probabilidade possíveis e determinaram quais poderiam corresponder ao seu sistema quântico físico.
Anteriormente, os investigadores já tinham mapeado distribuições de probabilidade quântica estudando os casos em que o emaranhamento entre objetos era tão forte quanto possível. Bancal e Barizien conseguiram completar o mapa expandindo-o a partir destes exemplos mais extremos para todos os casos de emaranhamento.
Barizien diz que foi como recolher peças de um puzzle complexo de trabalhos anteriores, da literatura matemática e das suas próprias ideias, até que todas se juntaram com um êxito notável.
À New Scientist, Valerio Scarani, da Universidade Nacional de Singapura, alerta que pode haver consequências para a forma como pensamos a teoria quântica. Isto porque algumas distribuições de probabilidade que se situam para além da fronteira pós-quântica infringem leis da física que as tornariam impossíveis de encontrar na natureza. Mas outras não.
Isto abre uma grande questão: o nosso mundo está inteiramente dentro da fronteira quântica – ou não?
Como escreve a New Scientist, a questão permanece em aberto, especialmente porque não existem teorias pós-quânticas rigorosas e consensuais. Até à data, nenhuma experiência conseguiu atravessar o limite do quantum.
“Mas se isso alguma vez acontecesse, seriam os resultados deste estudo que nos ajudariam a perceber que nos tornámos pós-quânticos“, afirma Victor Barizien.
