Estudo publicado na Physical Review X afirma que conseguiram inverter o tempo graças à física quântica

As leis microscópicas da física são geralmente simétricas; os processos naturais seguem, em geral, uma direção definida, conhecida como seta do tempo. Num sistema quântico monitorizado, os efeitos da medição e a sua retroalimentação induzem o sentido da seta do tempo.

Na maioria dos processos naturais, observamos que estes seguem uma seta do tempo: os cristais partem-se, os ovos eclodem, as estrelas explodem, etc., mas não se observa que esses processos tenham um comportamento na ordem inversa.

A este tipo de comportamentos, chamamos de processos diretos: são aqueles que ocorrem causalmente na natureza. Por outro lado, aqueles que correspondem ao tempo invertido são conhecidos como processos inversos.

A forma como a direção da seta do tempo se manifesta, com base nas leis da simetria temporal, tem suscitado incerteza e perplexidade entre cientistas e filósofos há décadas. As setas do tempo têm sido atribuídas a muitas origens diferentes; algumas delas têm sido associadas à gravidade.

Protocolos de controlo quântico que suprimem a seta do tempo

O grupo de cientistas pôs em prática vários protocolos de controlo quântico, através dos quais consegue fazer com que alguns processos específicos pareçam mais consistentes com o fluxo do tempo invertido para trás, combinando medições, retroalimentação e campos de controlo personalizados.

O trabalho de investigação demonstrou que é possível suprimir a noção de tempo num sistema quântico, podendo alongar, esbater ou até reverter o fluxo temporal e oferecendo uma forma inovadora de explorar as leis da física. As regras da mecânica quântica implicam que as medições não só observam, como também alteram profundamente o sistema que está a ser medido.

Ferramentas de controlo

A seta do tempo mais reconhecível é talvez a termodinâmica: que surge da simetria temporal da dinâmica microscópica subjacente aos processos termodinâmicos. Na Segunda Lei da Termodinâmica, explica-se que, para os sistemas macroscópicos, os processos que aumentam a entropia são mais prováveis do que aqueles que a diminuem.

Nos sistemas quânticos, as regras da mecânica quântica implicam que as medições não só observam, como também alteram ativamente o sistema que está a ser medido. Estas características permitem conceber dinâmicas quânticas diferenciadas, invulgares e inesperadas, incluindo trajetórias que parecem uma evolução invertida do tempo.

Quanto maior for o sistema, mais difícil é identificar dinâmicas anómalas

Em média, a entropia do Universo aumenta. Quanto maior for o sistema, mais complexo se torna observar dinâmicas anómalas que diminuam essa entropia. A manifestação da seta do tempo pode ser medida, se se comparar a probabilidade de ocorrência de um processo com o seu inverso temporal.

Sabe-se que a aleatoriedade clássica é o resultado de uma falta de conhecimento completo da descrição microscópica de um sistema. Esta aleatoriedade quântica nos resultados das medições é fundamental. A descrição mais completa de um sistema quântico produz probabilidades de possíveis resultados de medição.

Relações complexas na medição

No trabalho de investigação, foram identificadas relações complexas entre os regimes de funcionamento dos motores de medição, o fluxo energético proveniente das medições, bem como a forma como o feedback afeta a perceção da seta do tempo.

Se estas medições extraem energia do sistema, o mecanismo de retroalimentação que prolonga a seta do tempo também extrai trabalho. No trabalho de simulação, os investigadores utilizaram os avanços alcançados para conceber um motor capaz de extrair energia do próprio ato de monitorizar o sistema quântico.