Cientistas fazem tempo quântico "fluir para trás" em descoberta incrível da física

O tempo sempre parece seguir uma única direção: do passado para o futuro. Essa ideia, conhecida na física como "seta do tempo", está presente em praticamente tudo o que observamos no dia a dia. Mas, no mundo quântico, as regras são bem diferentes.

Agora, pesquisadores do Laboratório Nacional de Los Alamos, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica capaz de fazer um sistema quântico se comportar como se o tempo estivesse fluindo na direção oposta. O trabalho, publicado na revista Physical Review X, pode abrir caminho para avanços em computadores quânticos, baterias quânticas e novas formas de aproveitar energia.

O tempo realmente voltou?

A resposta curta é: não. Os cientistas não fizeram o tempo voltar nem viajaram ao passado. O que conseguiram foi manipular o comportamento de sistemas quânticos para que sua evolução parecesse compatível com um fluxo temporal invertido.

Isso acontece porque, na escala microscópica, muitas das equações fundamentais da física funcionam praticamente da mesma forma tanto para frente quanto para trás no tempo.

O problema é que, quando fazemos uma medição em um sistema quântico, essa própria observação altera seu estado, criando naturalmente uma "seta do tempo" que aponta para o futuro. A nova pesquisa mostra que é possível controlar esse efeito.

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Entenda como funciona

Os pesquisadores desenvolveram um protocolo que combina medições quânticas com um sistema de feedback extremamente preciso.

No centro da técnica está um chamado Hamiltoniano de controle, uma sequência cuidadosamente planejada de campos e pulsos capaz de compensar as alterações provocadas pelas medições.

Dependendo da configuração utilizada, esse sistema pode:

• Reduzir os efeitos da seta do tempo
• Intensificá-los
• Produzir trajetórias compatíveis com uma evolução temporal invertida

Na prática, o sistema passa a se comportar como se os eventos estivessem acontecendo "de trás para frente", embora o tempo físico continue seguindo normalmente.

Uma nova versão do famoso "Demônio de Maxwell"

O estudo também revisita um dos experimentos mentais mais famosos da história da física: o Demônio de Maxwell. Proposto no século XIX, ele imaginava uma criatura capaz de separar partículas rápidas das lentas, aparentemente reduzindo a desordem (entropia) do sistema.

Hoje sabe-se que esse experimento não viola as leis da termodinâmica quando todos os custos energéticos são considerados.

O sistema utiliza informações obtidas durante as medições para controlar o comportamento das partículas, produzindo efeitos que lembram uma inversão da seta do tempo.

Talvez o aspecto mais surpreendente do trabalho seja outro, já que mostraram que as medições quânticas não servem apenas para observar um sistema: elas também podem se tornar uma fonte de energia.

Usando os novos protocolos de controle, foi possível criar um motor quântico de medição, capaz de extrair energia diretamente do próprio processo de observar o sistema.

Essa energia poderia, no futuro, alimentar outros processos quânticos ou ser armazenada em tecnologias como baterias quânticas.

Experimentos a seguir

Até o momento, a técnica foi desenvolvida teoricamente, mas a equipe já planeja demonstrá-la experimentalmente utilizando qubits supercondutores, uma das principais plataformas atuais da computação quântica.

Além de permitir formas inéditas de controlar sistemas quânticos, o método pode melhorar a preparação de estados quânticos e contribuir para tecnologias que dependem de medições extremamente precisas.