Connie Zhou/Pesquisa da IBM
Connie Zhou/Pesquisa da IBM

'Fonte da Juventude' pode estar mais perto do que se imagina

Equipe de físicos quânticos tem testado algoritmos para reverter o curso do tempo

Dennis Overbye, The New York Times

25 de maio de 2019 | 06h00

Em O Curioso Caso de Benjamin Button, romance de F. Scott Fitzgerald posteriormente transposto para o cinema, um homem nasce velho e vai rejuvenescendo, até morrer como um bebê. Isto não acontece na vida real. A questão é, por que não? Uma equipe de físicos quânticos relatou, no início do ano, que conseguira criar um algoritmo que atua como "Fonte da Juventude". Usando um computador quântico da IBM, eles desfizeram o envelhecimento de uma única partícula elementar simulada por um milionésimo de segundo. Ocorre que, quando muito, foi uma vitória limitada, porque exigiu manipulações que seriam tão improváveis que ocorressem naturalmente que só reforçaram a ideia de que estamos irremediavelmente presos na armadilha do tempo.

A maioria das pessoas entende que os átomos de um ovo mexido não podem ser desfeitos e voltar para a casca. Agora, parece que até mesmo uma única partícula não pode voltar para trás sem uma ajuda que é muito improvável que aconteça. “Nós demonstramos que a reversão do tempo de uma única partícula quântica é uma façanha intransponível para a natureza sozinha”, explicou em um e-mail Valerii M. Vinokur, da Argonne National Laboratory de Illinois, cientista de um grupo chefiado por Gordey B. Lesovik, do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou.

Segundo a teoria quântica, o conjunto paradoxal de normas que governam o universo subatômico, nem uma única partícula pode reverter o seu curso no tempo. O princípio da incerteza, que se encontra no cerne da mecânica quântica, afirma que, em qualquer momento dado, é possível especificar a localização ou a velocidade de uma partícula subatômica, mas não ambas.

Vinokur comparou o desafio a fazer com que uma bola de bilhar gire com velocidade e volte ao lugar onde começou a rolar. Parece fácil: Basta atingi-la com um taco. Mas se é uma bola quântica, o princípio da incerteza voltará a empurrá-la: podemos saber como é difícil bater na bola ou em que direção bater nela, mas não ambas as coisas.

Na mecânica quântica, a bola, na realidade, é uma onda: uma vez conhecida a sua localização, ela se espalha como ondulações em uma lagoa e evolui. Fazê-la voltar exige que as fases das ondas possam reverter o seu curso, uma operação complexa demais para que a natureza possa realizá-la por conta própria.

Apertemos a tecla Enter do computador quântico. Ao contrário dos computadores comuns, que processam uma série de zeros e 1, ou bits, os computadores quânticos são feitos de qubits, cada um dos quais pode ser zero e 1 a mesmo tempo. Consequentemente, um computador quântico pode realizar milhares ou milhões de cálculos simultaneamente. Usando um computador quântico da IBM que está disponível para o público online, Lesovik e a sua equipe fizeram justamente isto. Eles quiseram fazer uma a função de onda ir para trás. “Resta ver”, escreveu a equipe em seu estudo em fevereiro, “se a irreversibilidade do tempo é uma lei fundamental da natureza ou se, ao contrário, pode ser contornada”.

A experiência da reversão do tempo foi um processo em quatro etapas. Os qubits foram arranjados minuciosamente em um estado inicial que imitou “um átomo artificial”, explicou Vinokur. E os qubits foram entrelaçados, ou seja, o que quer que acontecesse com um qubit, afetaria os outros. Então, a equipe tocou nos qubits com pulsos de micro-ondas de rádio, que imprimiram uma maior complexidade aos qubits. Depois de um milionésimo de segundo, os cientistas pararam esta fase - “o programa da evolução” - e trataram os qubits com outro pulso a fim de reverter a sua fase e prepará-los para que voltassem ao seu estado juvenil.

“Em linguagem gráfica, nós convertemos anéis que se espalham na lagoa em anéis que estão prestes a voltar à sua origem”, disse Vinokur. Isto levou mais um milionésimo de segundo. Finalmente, a equipe fez o programa da evolução voltar atrás e os qubits retornaram ao seu alinhamento original. Na realidade, eles ficaram um milionésimo de segundo mais jovens. O algoritmo quase sempre funcionou. Conseguiu devolver os qubits ao seu estado juvenil 85% do tempo.

Enfim, serão necessárias máquinas com centenas de qubits para satisfazer as ambições dos matemáticos quânticos. Quando estes computadores se tornarem disponíveis, o algoritmo da reversão do tempo da equipe poderá ser usado para testá-los. No meio tempo, qualquer pessoa com um computador quântico pode brincar de Benjamin Button, usando o algoritmo. “Agora, todo mundo pode tornar qubits mais jovens”, brincou o Vinkur. Ou, pelo menos, podem fazê-lo nos inúmeros mundos do espaço cibernético. Na vida real, o envelhecimento de uma minúscula partícula que seja, continua sendo complicado demais para que a natureza possa desfazê-lo. / TRADUÇÃO DE ANNA CAPOVILLA

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