Experimento para testar gravidade quântica dirá se Universo é um computador

Redação do Site Inovação Tecnológica

Ilustração do experimento proposto, com um condensado de Bose-Einstein de 109 átomos e raio de 200 micrômetros (a). Se a gravidade for clássica, o átomo artificial permanecerá em seu estado não gaussiano (a), mas mudará para um estado gaussiano (c), em cerca de dois segundos, se a gravidade for quântica.
[Imagem: Richard Howl et al. - 10.1103/PRXQuantum.2.010325]

Gravidade é clássica ou quântica?

Físicos acreditam ter encontrado uma forma de resolver experimentalmente um dos maiores debates da física moderna: Se a gravidade é uma força que obedece às leis da mecânica quântica ou se ela é simplesmente de natureza clássica, como descrita por Einstein, Newton e outros.

"Por mais de cem anos, os físicos tem-se debatido para determinar como as duas teorias fundamentais da ciência - a teoria quântica e a relatividade geral - que respectivamente descrevem fenômenos microscópicos e macroscópicos, são unificadas em uma única teoria abrangente da natureza," contextualiza o professor Richard Howl, da Universidade de Nottingham, no Reino Unido.

Nessa luta, foram desenvolvidas duas abordagens fundamentalmente contrastantes, chamadas de "gravidade quântica" e "gravidade clássica".

No entanto, uma absoluta falta de evidências experimentais significa que os físicos não sabem qual abordagem essa hipotética teoria mais abrangente teria que adotar.

É aí que entra a novidade, proposta por uma equipe que reuniu especialistas nos campos da computação quântica, teorias da gravidade quântica e experimentos quânticos.

Experimento para testar a gravidade quântica

O experimento proposto envolve o resfriamento de bilhões de átomos em uma armadilha esférica, de poucos milímetros de diâmetro, a uma temperatura próxima do zero absoluto, de modo que eles entrem em uma nova fase da matéria, conhecida como condensado de Bose-Einstein.

Outra proposta recente envolve testar a gravidade quântica usando um diamante.
[Imagem: Mazumdar Lab/Groningen]

Nesse condensado, já largamente conhecido e utilizado em laboratórios de todo o mundo, os bilhões de átomos começam a se comportar como um único grande átomo.

Nesse momento, Howl e seus colegas propõem aplicar um campo magnético a esse "átomo artificial", de forma que ele sinta apenas sua própria atração gravitacional.

Aí é só interpretar o resultado: Se o átomo artificial sob a ação da gravidade demonstrar o ingrediente-chave necessário para a computação quântica - curiosamente associado à "probabilidade negativa" - então a natureza segue a abordagem da gravidade quântica porque, isolado de tudo o mais, o átomo continuaria obedecendo à mecânica quântica.

Universo é um computador quântico?

"Esta pesquisa é particularmente interessante porque o experimento proposto também se conectaria com a ideia mais filosófica de que o Universo está se comportando como um imenso computador quântico, que está calculando a si mesmo, demonstrando que as flutuações quânticas do espaço-tempo são um vasto recurso natural para computação quântica," disse o professor Marios Christodoulou, membro da equipe.

O experimento parece não exigir nada que a atual tecnologia não disponibilize, além de não se basear em suposições relativas à localidade da interação, o que o torna mais simples do que propostas anteriores, potencialmente colocando a física a um passo de resolver o mistério da gravidade, se ela é quântica ou não.

"Os condensados de Bose-Einstein já foram manipulados em estados não-clássicos massivos, ajudando na perspectiva de testar a gravidade quântica em breve," escreveu a equipe.

Bibliografia:

Artigo: Non-Gaussianity as a Signature of a Quantum Theory of Gravity
Autores: Richard Howl, Vlatko Vedral, Devang Naik, Marios Christodoulou, Carlo Rovelli, Aditya Iyer
Revista: PRX Quantum
Vol.: 2, 010325

DOI: 10.1103/PRXQuantum.2.010325