Físicos inverteram o tempo usando um computador quântico

Quando pensamos em tempo ele é tipo como uma flecha que só vai para frente. Mas as engrenagens da física funcionam de uma forma igualmente suave ao contrário. Uma experiência feita em 2019, mostrou quanto espaço de manobra nós podemos esperar quando se trata de distinguir o passado do futuro, pelo menos, em uma escala quântica.

Ela pode não nos fazer reviver a década de 1960, mas pode ajudar a entender melhor porque não podemos voltar para ela. Pesquisadores da Rússia e dos EUA se juntaram para encontrar uma forma de quebrar, ou então dobrar, uma das leis fundamentais da energia da física.

A segunda lei da termodinâmica é mais como um princípio orientador para o universo. Ela diz que as coisas quentes ficam mais frias com o tempo conforme a energia vai se transformando e se espalhando das áreas onde ela era mais intensa.

“Essa lei está intimamente relacionada à noção da flecha do tempo que apresenta a direção unidirecional do tempo do passado para o futuro”, disse o físico quântico Gordey Lesovik, do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou.

Regras

Praticamente todas as regras da física conseguem ser invertidas e ainda assim fazerem sentido. Por exemplo, é possível aumentar o zoom em um jogo de sinuca e ver duas bolas se chocando de perto não fará menos sentido se for vista ao contrário. Mas se você ver as bolas saindo da caçapa e refazendo o triângulo inicial isso sim é preocupante.

Na escala macro não podemos esperar que as leis da termodinâmica cedam. Mas se olharmos para as minúsculas engrenagens, como os elétrons solitários, algumas brechas aparecem.

Os elétrons são parecidos com informações que ocupam espaço. E os detalhes deles são definidos por uma coisa chamada “equação de Schrödinger”. Ela representa as possibilidades das características de um elétron como uma onda de chance.

Para exemplificar isso é como se você estivesse em um jogo de sinuca com as luzes apagadas. E você tem a informação que a bola branca está rolando pela mesa. De acordo com a equação de Schrödinger ela está em algum lugar da mesa se movendo a uma certa velocidade. E em termos quânticos, ela está em toda parte em várias velocidades. E algumas são mais prováveis que as outras.

“No entanto, a equação de Schrödinger é reversível. Matematicamente, isso significa que, sob uma certa transformação chamada conjugação complexa, a equação descreverá um elétron ‘manchado’ localizado de volta em uma pequena região do espaço durante o mesmo período”, explicou o cientista de materiais Valerii Vinokur, do Laboratório Nacional de Argonne.

Exemplo

É como se a bola branca não estivesse mais se espalhando em uma onda de infinitas posições possíveis na mesa. Mas sim, voltando para sua mão. Na teoria, não existe nada que impeça que isso aconteça de  forma espontânea. Mas é preciso olhar para 10 bilhões de mesas de sinuca do tamanho de elétrons a cada segundo e uma vida útil do nosso universo para que seja possível ver isso acontecer uma vez.

Mas ao invés de esperar para que isso aconteça, a equipe usou estados indeterminados de partículas em um computador quântico como bola de sinuca. E usou uma manipulação inteligente do computador como a sua “máquina do tempo“.

Cada um dos estados, ou qubits, foi organizado em um estado simples que era correspondente a uma mão segurando a bola. Quando o computador quântico foi acionado, os estados se ampliaram em uma gama de possibilidade.

Com as configurações do computador sendo ajustadas, as possibilidade foram confinadas de uma foram que elas voltaram para a equação de Schrödinger. E em um nível prático, esses algoritmos  usados para manipular a equação para fazer com que a bola volte pode ajudar na melhoria da precisão dos computadores quânticos.