Sensores quânticos podem voltar ao passado para coletar dados

Já sabíamos que as simulações de viagem no tempo de fato melhoram os experimentos científicos

A ideia de viajar no tempo deslumbra a humanidade há milênios. A física atual nos diz que viajar para o futuro é tecnicamente viável, pelo menos se você for uma partícula e conseguir chegar perto da velocidade da luz; mas voltar no tempo continua sendo problemático. Ou quase isto.
Um grupo de físicos acaba de descobrir um modo de burlar as dificuldades de voltar ao passado: Tirando proveito das esquisitices da física quântica, é possível revelar eventos sobre sistemas complexos que aconteceram no passado.
Em termos simples, Xingrui Song e seus colegas projetaram um novo tipo de detector que usa o fenômeno do entrelaçamento quântico para criar um sensor que viaja no tempo para obter dados que nem sequer deveriam existir mais.

A equipe ilustra seu conceito comparando-o a enviar um telescópio de volta no tempo para capturar a imagem de uma estrela cadente que você viu com o canto do olho, sem ter o tempo de reação para se virar e filmá-la. No mundo cotidiano, a estrela cadente se foi para sempre, sem registro; mas, na misteriosa e enigmática terra da física quântica, pode haver uma maneira de contornar as regras graças a uma propriedade dos sensores quânticos que a equipe chama de “retrospectiva”.

Sensor retrospectivo
O processo começa com o entrelaçamento de duas partículas, criando um estado quântico singleto; ou, dito de outro modo, dois qubits com spins opostos, de modo que, independentemente da direção que se considere, os spins sempre apontarão em direções opostas. Um dos qubits, chamado de “sonda”, é então submetido a um campo magnético, que faz com que ele gire.

Quando o outro qubit (aquele não usado como sonda) é medido, as propriedades de entrelaçamento enviam efetivamente seu estado quântico (ou seja, spin) para o outro qubit do par, o qubit sonda, e isto acontece instantaneamente, mesmo que os dois tenham sido separados por qualquer distância.

Isso nos leva de volta à segunda etapa do processo, quando o campo magnético girou o qubit sonda, e é aí que que a mágica acontece e entra em cena a verdadeira vantagem da retrospectiva. Sob circunstâncias normais para este tipo de experimento, onde a rotação de um spin é usada para medir a intensidade de um campo magnético, há uma chance em três de que a medição falhe porque, quando o campo magnético interage com o qubit ao longo do eixo x, y ou z, se ele for paralelo ou antiparalelo à direção de rotação os resultados serão anulados — não haverá rotação para medir. Assim, nessas condições normais, quando o campo magnético é desconhecido, é preciso adivinhar em que direção preparar o spin, levando a um terço de possibilidade de falha.

A retrospectiva, por sua vez, permite que os experimentadores definam a melhor direção para ajustar o spin retrospectivamente. Você não precisa mais adivinhar, porque define a rotação em um qubit entrelaçado e ela passa a valer no outro qubit como se você a tivesse definido no passado — uma viagem no tempo rumo ao passado.

E… bom, sim é um truque, mas não é uma trapaça: Funciona de verdade. E promete dar aos cientistas novas formas de construir sensores melhores. Há uma série de aplicações potenciais para esses tipos de sensores, desde a detecção de fenômenos astronômicos até estudos mais detalhados dos campos magnéticos. Mas estes foram apenas dois exemplos aventados pela equipe; conforme o conceito for desenvolvido, novas aplicações certamente surgirão.

Bibliografia:
Artigo: Agnostic Phase Estimation
Autores: Xingrui Song, Flavio Salvati, Chandrashekhar Gaikwad, Nicole Yunger Halpern, David R. M. Arvidsson-Shukur, Kater Murch
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 132, 260801
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.260801

Fonte: Inovação Tecnológica