O famoso experimento de pensamento do físico austríaco Erwin Schrödinger é uma ilustração de uma das características definidoras da mecânica quântica – o comportamento imprevisível das partículas no nível quântico.

Isso torna o trabalho com sistemas quânticos incrivelmente difícil; mas e se pudéssemos fazer previsões quânticas? Uma equipe de físicos acredita que é possível. Em um novo estudo, eles demonstraram sua capacidade de prever algo chamado salto quântico e até mesmo reverter o processo depois de iniciado.

Eles dizem que “salvaram” o gato de Schrödinger.

Mas primeiro, uma rápida atualização sobre quem é o gato de Schrödinger. O físico imaginou o cenário assim: Há um gato em uma caixa fechada. Também na caixa há uma fonte de decaimento radioativo, um contador Geiger e um frasco selado de veneno. Se o contador Geiger detectar o decaimento radioativo de um único átomo, ele quebra o frasco de veneno, que mata o gato.

Não há como olhar para dentro, então você não pode saber se o gato está vivo ou morto. Existe em um estado de ambos, até que você abra a caixa. No instante em que você o faz, é imediatamente um ou outro, completamente ao acaso, e não pode mais ser os dois ao mesmo tempo.

Toda essa configuração imaginária é uma metáfora para algo chamado superposição quântica, em que uma partícula (como um átomo, um elétron ou um fóton) pode existir em vários estados de energia ao mesmo tempo – até o ponto em que você observa isto.

Uma vez observada, a transição aleatória e repentina entre os estados de energia é conhecida como um salto quântico.

E é este salto que os físicos têm sido capazes de não apenas prever, mas manipular, deliberadamente, mudar o resultado. Os pesquisadores, liderados por uma equipe da Universidade de Yale, fizeram isso usando átomos artificiais chamados qubits, que também são usados como unidades básicas de informação em um computador quântico.

Toda vez que você mede um qubit, ele executa um salto quântico. Estes são imprevisíveis a longo prazo, o que pode causar problemas na computação quântica.

“Queríamos saber se seria possível obter um sinal de alerta antecipado de que um salto está prestes a ocorrer em breve”, disse o físico Zlatko Minev, da Universidade de Yale.

A equipe projetou um experimento para observar indiretamente um qubit supercondutor, usando três geradores de microondas para irradiar o qubit em um gabinete 3D selado feito de alumínio.

Esta radiação de microondas muda o qubit entre os estados de energia, enquanto outro feixe de radiação de microondas monitora a caixa. Quando o qubit está no estado fundamental, o feixe de microondas produz fótons. Uma súbita ausência de fótons significa que o qubit está prestes a fazer um salto quântico para um estado excitado. A pesquisa mostrou que não era tanto um salto como uma transição; Não é um movimento de um interruptor, mas o slide de uma alavanca, talvez. Daí outro pulso de radiação perfeitamente cronometrado pode reverter o salto quântico depois de ter sido detectado, enviando o qubit de volta ao seu estado fundamental; ou, para se apoiar na metáfora do gato de Schrödinger, impedir que o gato morra. Ainda há uma imprevisibilidade a longo prazo; os pesquisadores não podem, por exemplo, prever exatamente quando um salto quântico vai ocorrer. Pode ser daqui a cinco minutos ou cinco horas. Mas uma vez que o salto começou, segue sempre o mesmo caminho. Em 6,8 milhões de saltos, a equipe observou que o padrão era consistente. “Saltos quânticos de um átomo são de certa forma análogos à erupção de um vulcão”, disse Minev. “Eles são completamente imprevisíveis a longo prazo. “No entanto, com o monitoramento correto, podemos com certeza detectar um aviso prévio de um desastre iminente e agir antes que ocorra”.

ORIGINAL INGLÊS: Physicists Have Finally Figured Out a Way to Save Schrödinger’s Cat [Science Alert]