Internet quântica: portal para desvendar o espaço-tempo curvo e a mecânica quântica
As redes quânticas, tecnologia em rápido desenvolvimento global, prometem mais do que apenas comunicações seguras e a conexão de computadores quânticos. Uma recente descoberta de Johannes Borregaard (Instituto de Tecnologia Stevens), Jacob Covey (Universidade de Illinois) e Igor Pikovski (Universidade de Harvard) mostra que essas redes podem funcionar como laboratórios de física fundamental, abrindo caminho para testar a intersecção entre a teoria quântica e o espaço-tempo curvo de Einstein.
Este avanço é crucial para um dos maiores desafios da física moderna: a unificação da mecânica quântica com a relatividade geral – a busca por uma teoria quântica da gravidade. Ambas as teorias, embora testadas exaustivamente, ainda guardam mistérios. Por exemplo, como a desaceleração do tempo perto de grandes massas, prevista pela relatividade, afeta a mecânica quântica? Será que uma ou ambas as teorias exigem modificações em seus pontos de encontro?
Embora uma teoria completa da gravidade quântica ainda não exista, há indícios de que os princípios quânticos podem se alterar na presença de um espaço-tempo curvo. Até agora, explorar essa fronteira estava além da capacidade experimental. É aqui que as redes quânticas entram em cena, oferecendo ferramentas inéditas para desvendar esses enigmas fundamentais.
Qubits como chaves para a relatividade e a quântica
Os pesquisadores Borregaard e Pikovski demonstraram que duas características únicas da teoria quântica e da gravidade agem simultaneamente nas redes quânticas. A superposição quântica, onde a matéria pode existir em múltiplos estados ao mesmo tempo – o conceito por trás dos qubits e do famoso gato de Schrödinger –, é central. As redes quânticas não só permitem a criação desses qubits, mas também sua distribuição por longas distâncias. Próximos à Terra, esses qubits são influenciados pela curvatura do espaço-tempo, que altera o fluxo do tempo.
A equipe mostrou que superposições de relógios atômicos em redes quânticas captariam diferentes fluxos de tempo na superposição, abrindo uma janela para investigar como a teoria quântica e o espaço-tempo curvo se entrelaçam. Essa abordagem inovadora pode revelar se existe uma fronteira entre o reino clássico e o reino quântico, uma das perguntas mais intrigantes da ciência.
Para levar a teoria à prática, a equipe desenvolveu um protocolo concreto para o experimento. Eles demonstraram como os efeitos quânticos podem ser distribuídos entre os nós da rede usando os chamados estados W entrelaçados (entrelaçamento entre três ou mais qubits) e como a interferência entre esses sistemas é registrada. Utilizando recursos quânticos de ponta, como o teletransporte quântico e pares de Bell entrelaçados em matrizes de átomos, torna-se viável realizar um teste da teoria quântica em um espaço-tempo curvo.
“Nós assumimos que a teoria quântica se aplica a todos os lugares, mas não sabemos realmente se isso é verdade”, ressaltou Pikovski. “Pode ser que a gravidade altere o funcionamento da mecânica quântica. De fato, algumas teorias sugerem tais modificações, e a tecnologia quântica será capaz de testá-las.” Essa perspectiva ressalta o potencial revolucionário das redes quânticas, não apenas como uma ferramenta prática para a futura internet, mas como um motor para o avanço da física fundamental.
Isso reforça a ideia de que as redes quânticas não são apenas um instrumento tecnológico, mas também uma porta para descobertas científicas que a detecção clássica não alcançaria. Esse cenário deverá impulsionar ainda mais seu desenvolvimento, com muitos especialistas já prevendo que a internet quântica se tornará realidade antes mesmo de termos computadores quânticos em larga escala.
Redação do Movimento PB GME-GOO-22072025-2053-25F
Da redação com informações de Site Inovação Tecnológica