Considere jogar uma bola para cima.
Você pode prever o movimento da bola depois que ela sai de sua mão?
Claro, isso é fácil!
A bola subirá até um ponto mais alto,
e depois cairá na sua mão.
Seguramente é o que acontece.
Você sabe disso porque presenciou eventos como este inúmeras vezes.
Você vem observando a física dos fenômenos cotidianos por toda sua vida.
Suponha, porém, que investiguemos uma questão da física dos átomos.
Exemplo: como é o movimento de um elétron
ao redor de um átomo de hidrogênio?
Responderíamos essa pergunta baseados em nossa experiência cotidiana da física?
Definitivamente não. Por quê?
Porque a física que rege o comportamento de sistemas em escalas tão pequenas
é muito diferente da física de objetos macroscópicos.
que você sempre vê ao seu redor.
O mundo que você conhece e ama
comporta-se de acordo com as leis da mecânica clássica.
Mas os sistemas na escala dos átomos
obedecem às leis da mecânica quântica.
Esse mundo quântico é um lugar muito estranho.
Um famoso experimento imaginário exemplifica a esquisitice quântica:
o gato de Schrödinger.
Um físico, que não gosta de gatos,
põe um gato em uma caixa junto com uma bomba
que tem 50% de chance de explodir depois que a tampa for fechada.
Antes de reabarirmos a caixa,
não teremos como saber se a bomba explodiu ou não
e, portanto, não há como saber se o gato está vivo ou morto.
Em física quântica, podemos dizer que, antes de nossa observação,
o gato está num estado de superposição.
Não está nem vivo nem morto, mas em uma mistura das duas possibilidades
com 50% de chance de cada uma delas.
O mesmo tipo de coisa acontece em sistemas físicos em escala quântica,
como um elétron em órbita em torno do átomo de hidrogênio.
Na verdade, o elétron não tem órbita alguma.
No mesmo instante, pode estar em qualquer lugar do espaço,
com maior probabilidade de estar em alguns pontos do que em outros.
Somente depois de medirmos sua posição,
poderemos determinar onde se encontra naquele momento.
Muito semelhante a não sabermos se o gato está vivo ou morto,
antes de abrimos a caixa.
Isso nos leva ao estranho e lindo fenômeno
do entrelaçamento quântico.
Suponha que em vez de um gato na caixa
tenhamos dois gatos em duas caixas diferentes.
Se repetirmos a experiência do gato de Schrödinger
com este par de gatos, o resultado do experimento
poderá ser uma das quatro possibilidades: os dois gatos vivos,
ou os dois gatos mortos,
ou um gato vivo e o outro morto, ou vice-versa.
O sistema de dois gatos está de novo em um estado de superposição,
e a probabilidade de cada resultado é de 25% e não de 50%.
Mas o legal vem a seguir.
A mecânica quântica afirma
que é possível desprezar os resultados com os dois gatos vivos
e com os dois gatos mortos no estado de superposição.
Em outras palavras, só pode existir um sistema com dois gatos
tal que resulte sempre um gato vivo e outro morto.
O termo técnico para isso é que os estados dos gatos estão entrelaçados.
Mas há algo realmente desconcertante no entrelaçamento quântico.
Se você tiver um sistema com dois gatos em caixas, no estado entrelaçado,
e transportar as caixas para extremos opostos do universo,
o resultado do experimento será sempre o mesmo.
Um gato sempre ficará vivo e o outro sempre morrerá,
mesmo que saber exatamente qual dos gatos viverá ou morrerá
seja completamente imprevisível, antes de verificarmos o resultado.
Como isso é possível?
Como podem os estados dos gatos em lados opostos do universo
estarem entrelaçados desse modo?
Estão muito distantes um do outro e não podem se comunicar.
Então, como é que as duas bombas sempre conspiram
para que uma sempre exploda e a outra não?
Você pode estar pensando: "É apenas um blá-blá-blá teórico.
Esse tipo de coisa não pode acontecer no mundo real."
Acontece que o entrelaçamento quântico
foi confirmado em experimentos de laboratório no mundo real.
Duas partículas subatômicas entrelaçadas num estado de superposição
no qual, se uma gira em um sentido, a outra deve girar no sentido oposto,
agem assim, mesmo sem haver meios de passar informações
de uma partícula para a outra,
indicando como elas devem girar
de modo a obedecerem às regras do entrelaçamento.
Então não é surpresa que o entrelaçamento esteja
no cerne da ciência de informação quântica,
um campo em expansão, que estuda como usar as leis
do estranho mundo quântico no mundo macroscópico,
como na criptografia quântica,
para que espiões troquem mensagens seguras entre si,
ou na computação quântica, para decifrar códigos seguros.
A física cotidiana ficará mais parecida
com a do estranho mundo quântico.
O teletransporte quântico pode até progredir tanto,
que um dia seu gato escapará para uma galáxia mais segura,
onde não existam físicos nem caixas.