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QUANDO O ESPAÇO E O TEMPO DESAPARECEM

Pela primeira vez foi possível efectuar, em laboratório, o teletransporte de um feixe de luz de um local para outro. A experiência faz-nos lembrar o meio de locomoção mais famoso dos elementos da série Star Trek
5 de Julho de 2002 às 19:32
QUANDO O ESPAÇO E O TEMPO DESAPARECEM
QUANDO O ESPAÇO E O TEMPO DESAPARECEM
Teletransporte: para milhões de fãs da série televisiva Star Trek, o termo é por demais conhecido. Trata-se do transporte instantâneo de tripulantes da nave USS Enterprise. Desintegram-se num cilindro luminoso da nave e aparecem à superfície do planeta, onde o dever os chama, ou vice-versa.

Apelidado de delírio de imaginação criado pela ficção científica, o teletransporte que, inicialmente foi considerado impossível pelos físicos, começa, muito tenuemente, a ser experimentado em laboratórios. E são já quarenta, espalhados pelo mundo, a trabalhar neste fenómeno da Física Quântica.

A novidade veio agora da Austrália. Físicos de Canberra conseguiram teletransportar um feixe de luz de um local para outro, numa distância de um metro, em apenas um segundo. Um avanço em relação a uma experiência anterior da Universidade de Innsbruck (Áustria), em Dezembro de 1997: aí, o teletransporte tinha sido de apenas uma partícula de luz, um fotão. O novo estudo australiano, coordenado pelo malaio Ping Koy Lam, introduz um novo grau de complexidade ao induzir o teletransporte de um conjunto de partículas – um feixe de luz – de uma só vez.

Um feito que abre enormes possibilidades para sistemas de comunicação super-rápidos e seguros no futuro, como os computadores quânticos, extremamente sofisticados, de novas maneiras de codificar mensagens e dados, garantindo privacidade nas telecomunicações, e de formas inéditas de armazenar informações acerca de entidades instáveis como os átomos que estão à beira de sofrer uma desintegração radioactiva.

O fenómeno do teletransporte quântico joga com numerosos aspectos não intuitivos da mecânica quântica, que costumam suscitar algumas dores de cabeça aos estudantes de Física: um conjunto de regras obscuras que regem o comportamento da matéria e da energia à escala das partículas atómicas e subatómicas. Assenta no facto de as pequeníssimas partículas – fotões, protões, átomos, etc., que obedecem às leis da mecânica quântica – não existirem só por si num estado bem definido, mas em estados quânticos “indeterminados”, ou seja, uma mistura (ou sobreposição) de todos os estados em que a partícula se pode encontrar.

Esta estranha situação mantém-se até que a partícula seja submetida a um processo de avaliação ou medição, altura em que a “sobreposição de estados” se reduz então a um dos seus estados possíveis.

Outra propriedade das partículas quânticas ainda mais estranha tem a ver com determinados processos físicos que produzem pares de partículas que têm de ter, por natureza, características opostas ou complementares, mesmo que separados por metros, quilómetros ou milhões de quilómetros – são os “pares entrelaçados”, de alguma forma ligados por uma comunicação instantânea. De um modo mais pitoresco: cada uma dessas partículas parece “saber” que propriedades estão a ser medidas no seu irmão distante!

Por exemplo, se observamos uma partícula que gira no sentido dos ponteiros do relógio, instantaneamente, a outra terá de girar em sentido contrário; se um fotão tem polarização (orientação electromagnética) horizontal, o outro deverá estar polarizado no sentido vertical. Houve, portanto, uma espécie de comunicação instantânea, a velocidade superior à da luz, o que, segundo Einstein, não é possível, pois contradiz a Teoria da Relatividade, de sua autoria: nada pode superar essa velocidade. Algo a que chamou, com desprezo, “uma acção sobrenatural à distância”.

Isto abre uma série de bizarras possibilidades, já registadas em 1935, análise que ficou conhecida como o paradoxo de Einstein, Podolsky e Rosen (EPR), mas também resolve muitos problemas insolúveis pela Física clássica sobre a natureza da matéria, do espaço e do tempo. Como explica Richard Feynman nas suas palestras, não dá para fazer perguntas sobre as quais, honestamente, não existe resposta no estádio actual do conhecimento.

Impossível teletransportar seres humanos

Para teletransportar um fotão, por exemplo, os investigadores precisam de três destas partículas. A um chamaremos A – o que se quer transportar — e os outros dois preparados como par entrelaçado. De posse destes dois fotões entrelaçados, os cientistas ficam com um e colocam o outro (B) no local onde querem que o fotão a ser transportado reapareça. Fazem então interagir o fotão que guardaram com o fotão A. Medem o resultado da interacção e transmitem os dados para o local onde está B, usando essa informação para converter B — pelo contacto da sua “irmã” com A – numa “cópia” de A.

A leitura da interacção de A com a primeira partícula entrelaçada faz com que a partícula original A seja destruída, mas aí já há dados para recriar A na outra partícula entrelaçada. Resumindo: A desaparece da vista e uma sua cópia aparece noutro local.

Em teoria, o mesmo processo utilizado com fotões poderia ser utilizado para teletransportar electrões, protões e neutrões, ou seja, o “material” com que se constroem bolas de futebol, bactérias, cães ou seres humanos. O problema está em lidar com o número imenso de partículas que há em cada uma desses objectos macroscópicos. Só o homem tem milhões de átomos e em “Star Trek”, as correlações quânticas entre as 10 elevado a 27 partículas de cada um dos tripulantes teletransportados desaparecem quase instantaneamente.

Mas o teletransporte quântico depende do facto de um sistema quântico não ter estado bem definido até ser observado, pelo que é impossível utilizá-lo em pessoas, a menos que consigamos transformá-las em sistemas quânticos. Se as partículas vivem bem numa sobreposição de estados, os seres humanos ou estão vivos ou mortos, nunca numa sobreposição de estados vivo e morto. E num sistema quântico poderiam estar, simultaneamente, vivos e mortos, o que seria curioso.

Outro senão: mesmo que fosse possível teletransportar essa colossal informação – cada átomo do corpo caracteriza-se, entre outros factores, pela sua posição espacial, velocidade, direcção, número de protões, neutrões, electrões e nível de energia —, quem nos garante que a alma acompanharia a parte material do corpo humano?


O bit vai dar lugar ao qubit


Em cada dois anos, a velocidade de processamento de um computador é multiplicada por dois e o espaço ocupado pelos componentes reduzido a metade. Uma evolução que não pode prosseguir indefinidamente devido aos limites físicos para a computação (hoje, a dimensão de um componente pode aproximar-se das centenas de átomos).

O futuro, dizem os cientistas, está nos computadores quânticos, que tirarão partido da estranha natureza da realidade ao nível quântico. No teletransporte, transfere-se o estado de uma partícula para outra, o que pode ser visto como o equivalente a transferir dados de um ponto para outro. Basta, para isso, que cada estado específico possa ser interpretado como um bit (abreviatura de binary digits) que pode ter dois estados diferentes — o valor 0 ou o valor 1 — sobre os quais são realizadas as operações lógicas que constituem a computação. Ao contrário dos computadores digitais, o bit quântico, já baptizado pelos cientistas de qubit, pode ter ao mesmo tempo os valores 0 e 1, ou seja, uma sobreposição dos estados 0 e 1.

É este o poder do computador quântico: o facto de os qubits poderem existir em estado de sobreposição faz com que, para certos efeitos, se comportem como vários processadores em paralelo. Resultado: uma imensa capacidade de memória e a possibilidade de resolver problemas a uma velocidade milhões de vezes maior.
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