"Encontrada" maneira de conduzir primeiro teste da teoria das cordas

Pesquisadores afirmam que descoberta inesperada (de que a teoria prevê comportamento de partículas quânticas emaranhadas) pode ser testada.

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01 Setembro 2010 | 11h59

A teoria das cordas foi originalmente desenvolvida para descrever as partículas fundamentais e as forças que compõem o universo. De acordo com este modelo, os blocos fundamentais são objetos extensos unidimensionais (como cordas), dispensando a ideia da física tradicional associada a pontos sem dimensão (partículas). Alguns pesquisadores acreditam que essa abordagem poderia vir a ser uma “teoria de tudo” – a solução para o problema da gravitação quântica. Entretanto, até agora nenhuma predição pôde ser experimentalmente testada. Mas uma equipe do Imperial College London, no Reino Unido, afirma ter encontrado a forma de conduzir o primeiro teste.

Em artigo a ser publicado na Physical Review Letters, os pesquisadores descrevem a descoberta inesperada que a teoria das cordas também parece prever o comportamento das partículas quânticas emaranhadas. Isso poderia ser testado em laboratório.

“Se experiências mostrarem que as nossas predições sobre emaranhamentos quânticos estiverem corretas, isso irá demonstrar que a teoria das cordas funciona para predizer o comportamento de sistemas quânticos emaranhados”, diz Mike Duff, autor principal do estudo. “Isso não vai ser a prova de que a teoria das cordas é a teoria de tudo, como está sendo considerada por cosmólogos e físicos de partículas. No entanto, será muito importante para os teóricos, porque vai demonstrar que a teoria funciona com ou sem fio, mesmo que a sua aplicação esteja em uma área inesperada e independente da física”.

A descoberta de que a teoria das cordas parece fazer predições sobre emaranhamento quântico é algo completamente inesperado, mas o fato de poder ser testado em laboratório significa que ao menos os pesquisadores poderão testar predições baseadas na teoria das cordas. Não há nenhuma ligação óbvia para explicar por que uma teoria que está sendo desenvolvida para descrever os sistemas fundamentais de nosso universo é útil para predizer o comportamento de sistemas quânticos emaranhados.

“Isso pode estar nos dizendo algo muito profundo sobre o mundo em que vivemos, ou pode haver mais do que uma coincidência peculiar”, conclui Duff. “De qualquer forma, é útil”.

A teoria das cordas

A teoria das cordas e sua extensão conhecida como teoria-M são descrições matemáticas do universo. Foram desenvolvidas ao longo dos últimos 25 anos por teóricos que procuram conciliar a teoria da relatividade geral e a mecânica quântica (a primeira descreve o universo em nível da cosmologia – o “muito grande” -, enquanto a última descreve o universo em seu nível físico de partículas – o extremamente pequeno).

Uma das grandes questões, especialmente da teoria-M, é que ela descreve bilhões de universos diferentes e “qualquer coisa” pode ser acomodada em ou outro universo da teoria. Os pesquisadores não têm nenhuma maneira de testar qual das respostas que essas teorias dão é certa. Na verdade, todos parecem estar certos de que nós vivemos em um universo entre um número infinito de universos.

Emaranhamento quântico

Sob condições muito controladas, é possível estimular as propriedades de duas partículas quânticas (dois bits quânticos). Por exemplo, dois fótons. Se você, em seguida, medir o estado de uma dessas partículas emaranhadas, afetará imediatamente o estado de “seu parceiro”. Isso não depende da distância entre estas partículas. Por isso Einstein descreveu o fenômeno como “ação fantasmagórica à distância”.

A equipe de Duff percebeu que a descrição matemática do padrão de entrelaçamento entre os três qubits se assemelha à descrição matemática, na teoria das cordas, de uma determinada classe de buracos negros. Assim, combinando seus conhecimentos de dois dos mais estranhos fenômenos no universo – buraco negro e entrelaçamento quântico -, os pesquisadores perceberam que poderiam usar a teoria das cordas para produzir uma previsão do que poderia ser testado.

Usando a teoria matemática das cordas que descreve buracos negros, eles previram o padrão de entrelaçamento que irá ocorrer quanto quatro qubits estão entrelaçados com outro. A resposta para este problema não foi ainda calculada. Apesar de ser algo difícil de fazer tecnicamente, o padrão de entrelaçamento entre quatro qubits emaranhados poderia ser medido no laboratório e a precisão desta predição testada.

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