Há muita coisa que não entendemos sobre sistemas quânticos. Mas, ao longo do século passado, os físicos encontraram formas de explorar as muitas estranhezas da mecânica quântica a seu gosto – incluindo um novo protocolo que essencialmente manipula a seta do tempo.
Os protocolos de controle quântico referem-se a técnicas que utilizam sistemas quânticos para fins práticos e experimentais. Em um recente Revisão Física X No artigo, os físicos relatam um novo protocolo que parece remodelar a forma como a chamada flecha do tempo emerge em sistemas quânticos. Usando esse mecanismo, a equipe projetou um mecanismo de medição para extrair energia de sistemas quânticos – descobrindo que sua ferramenta tornava a evolução do sistema quântico “mais consistente com o tempo fluindo para trás” em um sentido estatístico. Luis Pedro García-Pintosautor principal do estudo e físico do Laboratório Nacional de Los Alamos, disse ao Gizmodo.
“Nosso trabalho não tem nenhuma relação com viagens no tempo”, observou García-Pintos. “Fundamentalmente, mostra maneiras concretas pelas quais os quantificadores da seta do tempo podem ser ‘enganados’ para sinalizar ‘o fluxo errado do tempo’.”
Aqui está algo que você não aprende na escola
Imagine um copo d’água ao lado de um gato. Então imagine que o gato, no estilo típico dos gatos, derruba o copo, fazendo com que a água derrame e o copo quebre. Digamos que alguém gravou esse evento e fez uma exibição do vídeo. Se o vídeo mostrar o copo se recompondo e as gotas de água se acumulando no copo, você saberá que o vídeo está sendo reproduzido ao contrário.
Dessa forma, temos uma noção geral da ordem dos acontecimentos diários e podemos identificar quando essa ordem é invertida. Ou seja, sabemos que é fisicamente impossível que um copo quebrado se reconstitua ou que a água derramada não seja derramada; a seta do tempo é colocada em uma direção distinta.
Mas esta percepção da flecha do tempo também é algo que atribuímos aos sistemas. Segundo García-Pintos, muitos fenômenos naturais carecem inerentemente de preferência pela direção do tempo. No sentido mais estrito, a direção desta seta do tempo não faz diferença na estrutura matemática da física. Somente quando um sistema é medido – e essas medições introduzem aleatoriedade – é que uma flecha do tempo emerge em um estocástico maneira (probabilística).
Controlando a flecha do tempo
Ainda assim, as leis fundamentais da física sustentam que o tempo é simétrico ao nível quântico, e os trabalhos mais recentes baseiam-se nesta ideia. Os pesquisadores normalmente quantificam o surgimento da flecha do tempo “comparando a probabilidade, ou probabilidade, da ocorrência de um processo avançado no tempo com sua versão invertida no tempo”, explicou García-Pintos.
O novo protocolo é uma estrutura matemática para descrever como evoluem os sistemas quânticos monitorados. Os pesquisadores formularam um projeto semelhante ao de um motor, aplicando o protocolo ao sistema por meio de um mecanismo de feedback. Curiosamente, isso permitiu-lhes “cancelar, amplificar ou compensar” a perturbação causada pela medição do sistema, de acordo com um estudo. declaração sobre as descobertas. Como resultado, os investigadores puderam “mudar livremente a forma como o sistema evolui” e “remodelar a seta do tempo”, explicou García-Pintos.
Um motor irreal?
É importante notar que este aparato motor ainda não existe, embora o artigo apresente algumas ideias convincentes. Dito isto, a equipe está muito interessada em demonstrar experimentalmente sua ideia usando qubits supercondutores. Se realizado, os pesquisadores acreditam que esse mecanismo poderia maximizar o potencial energético de tecnologias como baterias quânticas ou algoritmos específicos em dispositivos quânticos.
No geral, García-Pintos disse que a ferramenta era “suficientemente geral” para que outros investigadores pudessem encontrar alguns usos inesperados para ela. Em seguida, eles planejam testar seu protocolo em qubits supercondutores para avaliar como as descobertas poderiam ser aplicadas, por enquanto, a configurações mais acadêmicas.
“A forma como reexpressamos como um sistema quântico monitorado evolui permite diferentes maneiras de pensar sobre a dinâmica estocástica dos sistemas quânticos monitorados”, disse ele. “Isso, por sua vez, permite novas maneiras divertidas de aproveitar as medições quânticas para orientar a dinâmica de um sistema quântico.”
