Traduzido por Julio Batista
Original de Isaac Schultz para o Gizmodo
Imagine um gato. Presumo que você está imaginando um vivo. Não importa. Você está errado de qualquer maneira – mas também está certo.
Essa é a premissa do experimento mental de Erwin Schrödinger de 1935 para descrever estados quânticos e, agora, pesquisadores conseguiram criar um gato de Schrödinger gordo (ou seja, massivo), testando os limites do mundo quântico e onde ele dá lugar ao mundo da física clássica.
O experimento de Schrödinger é assim: um gato está em uma caixa com um veneno que é liberado de seu recipiente se um átomo de uma substância radioativa, também na caixa, decair. Como é impossível saber se a substância irá decair ou não em um determinado período de tempo, o gato está vivo e morto até que a caixa seja aberta e alguma verdade objetiva seja determinada (você pode ler mais sobre o experimento mental aqui).
Da mesma forma, as partículas em estados quânticos (qubits, se estiverem sendo usadas como bits em um computador quântico) estão em uma superposição quântica (ou seja, tanto “vivas” quanto “mortas”) até serem medidas, sendo o ponto em que a superposição se desfaz. Ao contrário dos bits de computador comuns que possuem um valor de 0 ou 1, os qubits podem ser 0 e 1 simultaneamente.
Agora, os pesquisadores fizeram um gato de Schrödinger muito mais pesado do que os criados anteriormente, testando a linha turva onde o mundo da mecânica quântica dá lugar à física clássica do familiar mundo macroscópico. Sua pesquisa foi publicada esta semana na revista Science.
No lugar do gato hipotético havia um pequeno cristal, colocado em uma superposição de dois estados de oscilação. Os estados de oscilação (para cima ou para baixo) são equivalentes a vivo ou morto no experimento mental de Schrödinger. Um circuito supercondutor, efetivamente um qubit, foi usado para representar o átomo. A equipe acoplou o material de criação de campo elétrico ao circuito, permitindo que sua superposição fosse transferida para o cristal. Sacou?
“Ao colocar os dois estados de oscilação do cristal em uma superposição, criamos efetivamente um gato de Schrödinger pesando 16 microgramas”, disse Yiwen Chu, físico da ETH de Zurique e principal autor do estudo, em um comunicado da universidade.
16 microgramas é aproximadamente equivalente à massa de um grão de areia, e isso é um gato muito gordo em um nível quântico. É “vários bilhões de vezes mais pesado que um átomo ou molécula, tornando-o o gato quântico mais gordo até hoje”, de acordo com o comunicado.
Não é a primeira vez que os físicos testam se comportamentos quânticos podem ser observados em objetos clássicos. No ano passado, uma equipe diferente declarou que havia emaranhado quanticamente um tardígrado, embora vários físicos tenham dito ao Gizmodo que essa afirmação era papo furado.
Isso é um pouco diferente, já que a equipe recente estava apenas testando a massa de um objeto em um estado quântico, não a possibilidade de emaranhar um ser vivo. Embora isso não esteja nos planos da equipe, trabalhar com massas ainda maiores “nos permitirá entender melhor a razão por trás do desaparecimento dos efeitos quânticos no mundo macroscópico dos gatos reais”, disse Chu.
Quanto à verdadeira fronteira entre os dois mundos? “Ninguém sabe”, escreveu Matteo Fadel, físico da ETH de Zurique e coautor do paper, em um e-mail ao Gizmodo. “Isso é interessante e a razão pela qual demonstrar efeitos quânticos em sistemas de massa crescente é tão inovador.”
A nova pesquisa pega o famoso experimento mental de Schrödinger e dá a ele algumas aplicações práticas. O controle de materiais quânticos em superposição pode ser útil em vários campos que requerem medições muito precisas; por exemplo, ajudando a reduzir o ruído nos interferômetros que medem ondas gravitacionais.
Atualmente, Fadel está estudando “se a gravidade desempenha um papel na decoerência dos estados quânticos, ou seja, se ela é responsável pela transição quântica para clássica proposta há algumas décadas por Penrose”. A gravidade não parece existir no nível subatômico e não é contabilizada no Modelo Padrão da física de partículas.
O mundo quântico está pronto para novas descobertas, mas, infelizmente, está repleto de coisas incognoscíveis, becos sem saída e novos problemas irritantes.
