Cientistas exploram relógios quânticos que podem alterar a percepção do tempo

A possibilidade de que o tempo possa existir em uma superposição quântica, fluindo simultaneamente mais rápido e mais devagar, está sendo explorada por cientistas. Pesquisadores do Stevens Institute of Technology, liderados pelo professor assistente Igor Pikovski, estão investigando essa ideia intrigante utilizando relógios atômicos de alta precisão e tecnologias quânticas avançadas.

O estudo, intitulado “Quantum signatures of proper time in optical ion clocks”, publicado na Physical Review Letters, sugere que em breve será possível testar essa teoria em laboratório. A pesquisa conta com a colaboração de equipes experimentais da Colorado State University e do National Institute of Standards and Technology (NIST), lideradas por Christian Sanner e Dietrich Leibfried, respectivamente.

Os pesquisadores estão interessados em como relógios atômicos avançados podem revelar efeitos quânticos ocultos relacionados ao fluxo do tempo. A teoria quântica sugere que objetos podem existir em múltiplos estados ao mesmo tempo, como no famoso experimento mental do gato de Schrödinger. De acordo com Pikovski, combinar conceitos de relatividade e teoria quântica pode revelar assinaturas quânticas do fluxo do tempo que não podem ser descritas pela física clássica.

Relógios atômicos, como os de íons de alumínio desenvolvidos no NIST, já demonstraram que o tempo passa de maneira diferente dependendo da velocidade e localização. Essa ideia é frequentemente ilustrada pelo “paradoxo dos gêmeos”, onde um gêmeo que viaja em alta velocidade retorna mais jovem que o outro que ficou na Terra. A nova pesquisa leva essa ideia ainda mais longe, sugerindo que um único relógio pode experimentar duas taxas de tempo diferentes simultaneamente enquanto está em uma superposição quântica.

Os cientistas estão focados em relógios de íons ultrafrios, que capturam íons como alumínio ou itérbio, os resfriam a temperaturas próximas do zero absoluto e controlam seus estados quânticos com lasers. A análise mostrou que a combinação de relógios altamente precisos com técnicas de computação quântica de íons aprisionados pode permitir a observação de propriedades quânticas do tempo até então ocultas.

Além disso, os pesquisadores propuseram manipular o próprio vácuo criando “estados comprimidos”, onde posição e velocidade se comportam de maneiras incomuns. Sob essas condições, novos efeitos quânticos envolvendo o tempo poderiam emergir, permitindo que um único relógio efetivamente marcasse o tempo tanto mais rápido quanto mais devagar ao mesmo tempo, enquanto se entrelaçava com seu próprio movimento quântico.

O objetivo agora é demonstrar esses efeitos experimentalmente, conforme afirmou Sanner da Colorado State. Pikovski destaca que as implicações mais amplas são igualmente empolgantes, já que a tecnologia quântica pode potencialmente detectar partículas hipotéticas como os grávitons, que se acredita serem responsáveis pela gravidade.

Para mais detalhes sobre esta pesquisa inovadora, consulte o artigo completo no Science Daily.

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