Como os físicos quânticos inverteram o tempo (e não o fizeram)

Físicos persuadidos Partículas de luz passam por transformações opostas ao mesmo tempo, como um humano se transformando em lobisomem enquanto o lobisomem se transforma em humano. Em circuitos cuidadosamente construídos, os fótons agem como se o tempo estivesse fluindo em uma combinação quântica de movimento direto e reverso.

“Pela primeira vez, temos uma espécie de máquina de viagem no tempo que funciona nos dois sentidos”, disse ele. Sonja Franke-Arnoldum físico quântico da Universidade de Glasgow, na Escócia, que não esteve envolvido na pesquisa.

Para desgosto dos fãs de ficção científica, os aparelhos nada têm a ver com um DeLorean de 1982. Os relógios do laboratório continuaram funcionando durante os experimentos, que foram realizados por duas equipes independentes na China e na Áustria. Apenas os fótons correndo pelos circuitos experimentaram truques temporais. E mesmo com os fótons, os pesquisadores estão debatendo se a virada da flecha do tempo é real ou simulada.

De qualquer forma, o fenômeno intrigante pode levar a novos tipos de tecnologia quântica.

“Você poderia imaginar circuitos onde suas informações poderiam fluir nos dois sentidos”, disse ele Júlia Rubinopesquisador da Universidade de Bristol.

Qualquer coisa de uma vez

Os físicos perceberam pela primeira vez há uma década que as estranhas regras da mecânica quântica estão destruindo as noções de tempo do senso comum.

A essência da estranheza quântica é esta: se você procurar por uma partícula, sempre a encontrará em um único local semelhante a um ponto. Mas antes de ser medida, uma partícula se comporta mais como uma onda; ele tem uma “função de onda” que se espalha e ondula por várias rotas. Nesse estado indeterminado, uma partícula existe em uma mistura quântica de possíveis localizações conhecida como sobreposição.

Em um pedaço de papel publicado em 2013, Giulio Chiribella, agora físico da Universidade de Hong Kong, e os coautores propuseram um circuito que sobrepõe eventos em ordens temporais, indo além da sobreposição de localizações no espaço. Quatro anos depois, Rubino e seus colegas diretamente comprovado experimentalmente a ideia. Eles enviaram um fóton por uma superposição de dois caminhos: um onde experimentou o evento A e depois o evento B, e outro onde experimentou B e depois A. De certa forma, cada evento parecia causar o outro, fenômeno chamado surgimento causalidade indeterminada.

Chiribella e um colega, Zixuan Liu, não estavam satisfeitos em apenas lutar com a ordem dos eventos à medida que o tempo avançava e, em seguida, visavam a direção da viagem, ou a própria flecha do tempo. Eles procuraram um dispositivo quântico no qual o tempo entrasse. em uma sobreposição do fluxo do passado para o futuro e vice-versa – uma seta indefinida do tempo.

Para conseguir isso, Chiribella e Liu perceberam que precisavam de um sistema que pudesse sofrer mudanças opostas, como um metrônomo cujo braço pudesse balançar para a esquerda ou para a direita. Eles imaginaram trazer esse sistema para uma superposição, semelhante a um músico movendo um metrônomo quântico simultaneamente para a esquerda e para a direita. Ela descrever um esquema para a criação de tal sistema em 2020.

Os magos da ótica imediatamente começaram a construir flechas de duelo do tempo no laboratório. No outono passado, duas equipes relataram sucessos.

Um jogo de dois tempos

Chiribella e Liu criaram um jogo onde apenas um cronômetro quântico poderia brilhar. Para jogar com a luz, os fótons devem ser lançados através de dois dispositivos de cristal, A e B. Passá-lo por um dispositivo gira a polarização de um fóton em uma quantidade dependente das configurações do dispositivo. Se você andar para trás através do dispositivo, a polarização gira exatamente na direção oposta.

Antes de cada rodada do jogo, um árbitro configura secretamente os dispositivos de uma das duas maneiras: o caminho para frente através de A, depois para trás através de B, ou muda a função de onda de um fóton em relação ao caminho inverso no tempo (para trás através de A, então para frente através de B), ou não. O jogador deve descobrir qual escolha o árbitro fez. Depois de dispor os gadgets e outros elementos visuais como desejar, o jogador envia um fóton pelo labirinto e, talvez com a ajuda de um espelho meio prateado, o divide em uma superposição de dois caminhos. O fóton pousa em um dos dois detectores. Se o jogador construiu seu labirinto de forma suficientemente inteligente, o clique do detector com o fóton indicará a escolha do árbitro.

By Gabriel Ana

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