A física quântica é fundamentalmente estranha, tanto que precisamos de experimentos mentais com gatos escondidos em caixas e metáforas de moedas girando para compreender leis que se aplicam somente ao mundo quântico.
No entanto, mesmo no nosso mundo clássico, onde a física é mais intuitiva, nuances do comportamento quântico podem ser representadas por cenários relativamente simples.
Pesquisadores que fazem experiências com minúsculas gotículas de óleo escorrendo por dois canais adjacentes em um banho de fluido vibrante descobriram que o comportamento das gotículas corresponde a um famoso experimento de pensamento quântico.
“Acontece que este experimento hidrodinâmico de onda piloto exibe muitas características de sistemas quânticos que antes se pensava serem impossíveis de entender de uma perspectiva clássica,” diz John Bush, dinamista de fluidos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).
A abordagem foi aplicada à tecnologia de imagem de baixa intensidade, embora, apesar de seus usos, não haja consenso sobre o que fisicamente significa.
No experimento do testador de bomba, um fóton é dividido em dois estados ao mesmo tempo (uma superposição). Esses dois estados viajam por um dos dois canais e, na metade das vezes, um desses canais tem uma ‘bomba’ nele – uma analogia para um objeto que pode destruir a superposição ao absorver um fóton e ter seu próprio estado quântico destruído no processo
Se um fóton emergir do sistema, é provável que ele não tenha atingido nenhuma bomba. Agora, a mágica da física quântica é que o estado do fóton dividido quando ele é recombinado em um único todo também pode nos dizer se a bomba estava lá ou não – mesmo quando o fóton pegou o outro canal – sem nunca ‘detonar’ a bomba.
Isso não faz sentido do ponto de vista da física clássica, mas é por isso que temos física quântica. Em termos básicos, a bomba interfere nas probabilidades que a superposição cria para o fóton. Essa interferência pode ser detectada quando a natureza ondulatória do fóton é medida no final.
É, portanto, surpreendente encontrar o mesmo resultado neste estudo em uma configuração clássica.
As gotículas tomaram o lugar dos fótons, e as ondulações líquidas que elas criaram agiram como as probabilidades de superposição – se essas ondulações em expansão atingissem a bomba, isso afeta a gotícula à medida que os dois canais se fundem novamente, mesmo que a gotícula em si ocupe o outro canal.
Estatisticamente, o experimento clássico correspondeu ao testador de bombas Elitzur-Vaidman. Os pesquisadores dizem que isso mostra uma ponte entre o mundo fixo e sólido da física clássica e o reino quântico, mais confuso e menos certo.
Isso nos ajuda a entender mais sobre por que comportamentos quânticos, como ondas de possibilidade, parecem “entrar em colapso” em estados discretos.
“Aqui temos um sistema clássico que fornece as mesmas estatísticas que surgem no teste da bomba quântica, que é considerada uma das maravilhas do mundo quântico,” diz Bush.
“Na verdade, descobrimos que o fenômeno não é tão maravilhoso, afinal. E este é outro exemplo de comportamento quântico que pode ser compreendido a partir de uma perspectiva realista local.”
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
