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Mexeu aqui, mudou ali

Parece coisa de fantasma: um casamento misterioso entre partículas, que as faz passar pelas mesmas mudanças mesmo quando estão separadas.

Texto Samuel Lauro

A mecânica quântica, a teoria que explica o comportamento das partículas fundamentais, como os elétrons e os fótons, mostra que o mundo microscópico dá lugar a uma série de fenômenos estranhos. Poucos, porém, desafiam tanto o senso comum como aquele conhecido por “emaranhamento”.

Esse é o termo usado para indicar quando duas partículas têm suas propriedades quânticas ligadas entre si, mesmo quando afastadas no espaço. É possível emaranhar, por exemplo, dois fótons, as partículas de luz. Eles passam a ter essa ligação intrínseca entre si, por exemplo, quando são gerados ambos a partir de um outro fóton de energia maior.

É possível fazer isso com um feixe de luz, fazendo-o atravessar alguns tipos de cristal. Os pares de fótons emaranhados, por fim, passam a existir como entidades únicas, embora a separação física exista: a medição das propriedades de um determina o comportamento do outro.

Podemos medir num dos fótons, por exemplo, o “spin”, que é uma propriedade quântica parecida com a “rotação” em corpos maiores, como a Terra. Se o spin de um fóton tem um valor x, o spin de outro fóton emaranhado com ele terá exatamente o mesmo valor de spin, só que no sentido exatamente oposto.

O físico austríaco Anton Zeilinger, que já demonstrou o emaranhamento com diversos experimentos, compara essa condição a um par de dados. Se fosse possível “emaranhar” dois dados, ao jogá-los sobre um tabuleiro obteríamos sempre o mesmo número em ambos (1, 2, 3, 4, 5 ou 6), mas não teríamos controle sobre qual número sairia no final.

Até aqui, parece mesmo estranho, mas podemos aceitar o emaranhamento como um dado experimental verificado.

A coisa entra no campo do absurdo, porém, se lembrarmos de outra propriedade quântica bizarra das partículas: o Princípio da Incerteza, descoberto por Werner Heisenberg. Ele mostrou que é impossível descrever com precisão ao mesmo tempo duas propriedades de uma mesma partícula (como velocidade e posição). Se alguém medir com grande precisão a posição de uma partícula, não poderá saber qual era sua velocidade naquele instante, e vice-versa.

Violação?

Parando para pensar um pouco, pode-se imaginar que o emaranhamento é um conceito que viola o Princípio da Incerteza – o que seria um desastre dos grandes. Ao criar duas partículas emaranhadas, podemos escolher medir a velocidade de uma e a posição de outra, em um dado momento. Se sabemos que elas estão emaranhadas, podemos extrapolar os valores de uma para a outra. Por fim, teríamos absoluta certeza sobre a posição e a velocidade das duas, certo?

Na verdade, não é o que ocorre. O que acontece na prática é que quando medimos a velocidade de uma partícula, ela perde a informação sobre a posição, e sua parceira emaranhada a perde também, não importa o quão distante esteja.

Testado e aprovado

A comprovação experimental definitiva do emaranhamento demorou. Veio só depois da década de 1960, quando o irlandês John Bell lançou idéias as quais trouxeram a possibilidade de elaborar testes. Hoje, porém, físicos já se aproveitam de fótons emaranhados em muitas situações de laboratório. Há, por exemplo, protótipos de sistemas de criptografia (para codificação sigilosa de dados) que se valem do tal emaranhamento para proteger informação. O experimento mais radical já realizado, porém, parece ter sido um do físico Anton Zeilinger, da Universidade de Viena, que conseguiu “teletransportar” um fóton. Usando o emaranhamento, ele moveu uma partícula de luz de um local para outro sem que ela tivesse que passar pelo meio do caminho – mais ou menos a mesma coisa que a tripulação do seriado Jornada nas Estrelas fazia na nave Enterprise.

Teletransporte para todos

Bom, mover um fóton certamente não é tão empolgante como teletransportar pessoas (algo fora de cogitação, por enquanto), mas a idéia de Zeilinger poderá servir para algo bem real em um futuro não muito distante do nosso: criar computadores quânticos, máquinas com poder de processamento inimaginável perto das máquinas atuais.