Capítulo 125: Sobre o Teletransporte Quântico (Parte Final)
Em 1935, Einstein, Podolsky e Rosen propuseram um experimento mental extremamente famoso. Mais tarde, ele ficou conhecido pelas iniciais dos autores como o experimento EPR. Este experimento refere-se à possibilidade de preparar um estado "emaranhado" de dois partículas, A e B, de modo que, nesse estado, uma determinada propriedade de ambas (como o momento angular de spin de um elétron ou a polarização de um fóton) somada resulte em zero, embora essa mesma propriedade para uma única partícula seja incerta. Tal par é chamado de "par EPR" e pertence ao que na mecânica quântica denominamos "estado emaranhado".
O objetivo inicial do experimento EPR era, na verdade, corroborar as próprias opiniões de Einstein, mas, curiosamente, em 1980, Aspect e outros realizaram o experimento EPR e confirmaram que o fenômeno era um efeito real. Este é um ponto frequentemente explorado por críticos de Einstein, que insistem em atacar sua reputação. No entanto, eles ignoram completamente que, se nos preocuparmos apenas com os resultados das medições da mecânica quântica, a correlação EPR não transmite informações acima da velocidade da luz; esse problema só surge quando se trata a função de onda como uma realidade física.
Voltando ao fenômeno EPR: foi precisamente por ele ter sido comprovado como real que surgiu a base experimental para o teletransporte quântico. Como é de conhecimento geral, a ideia básica do teletransporte quântico é a seguinte: faz-se uma terceira partícula, C, formar um par EPR com B, sendo que C está próximo de A, enquanto B está muito distante. Faz-se A interagir com C, alterando o estado de C, o que por sua vez altera correspondentemente o estado de B. Nesse momento, o conjunto das duas partículas A e C possui quatro estados possíveis, correspondentes às sequências 00, 01, 10 e 11. O estado de B também possui quatro possibilidades, cada uma com um certo grau de semelhança com o estado inicial de A (o estado alvo que se deseja transmitir), e que pode ser convertido no estado alvo através de certas operações da mecânica quântica.
Ao realizar uma medição no conjunto A e C, eles colapsam aleatoriamente para um dos quatro estados (00, 01, 10 ou 11), e B também colapsa para o estado correspondente. Agora, você obteve uma sequência de dois bits — 00, 01, 10 ou 11 — que pode ser entendida como um código. Ao transmitir esse código para o receptor em B através de meios de comunicação clássicos (como telefone ou fibra óptica) e realizar a operação correspondente em B, obtém-se o estado inicial de A. As partículas usadas neste experimento são fótons, e todo o processo constitui o conceito de teletransporte quântico. Não é complexo e é fácil de compreender.
Ao falar de teletransporte quântico, é necessário mencionar um equívoco comum: muitas pessoas confundem o teletransporte quântico com uma transmissão instantânea, capaz de enviar algo a uma distância infinita sem perda de tempo. Então, exclamam que isso derruba a relatividade, que Einstein era um incompetente e que a pseudociência triunfou! Outros pensam que, com esse truque, a velocidade de propagação da informação pode superar a velocidade da luz, permitindo que conversemos instantaneamente com o Ultraman Tiga, na Terra da Luz, sobre quanto sal colocar no cozido. Isso está completamente errado.
A mutação do estado das partículas através da medição realmente não consome tempo, mas, apenas com esse passo, não é possível obter o estado alvo. Para saber qual operação realizar em B a fim de obter o estado alvo, é necessário transmitir a sequência de dois bits, o que exige comunicação clássica. Como a comunicação clássica não pode exceder a velocidade da luz, o teletransporte quântico não pode ultrapassar a velocidade da luz. Portanto, ele não viola a relatividade, e Einstein continua sendo o maior de todos os tempos.
O teletransporte quântico no nosso mundo foi realizado pela primeira vez em 1997, quando Pan Jianwei fazia seu doutorado no grupo do professor Zeilinger, na Universidade de Innsbruck, na Áustria. Eles publicaram um artigo na revista *Nature* intitulado "Teletransporte Quântico Experimental", do qual Pan Jianwei era o segundo autor. Este artigo foi posteriormente selecionado como um dos 21 artigos clássicos da física do século pela *Nature*. Ao lado dele estão descobertas como os raios X por Röntgen, a teoria da relatividade de Einstein e a estrutura da dupla hélice do DNA por Watson e Crick — um alinhamento impressionante. A importância deste artigo na área é comparável à contribuição da Batalha de Stalingrado para a Segunda Guerra Mundial.
Aqueles que acompanham as notícias científicas devem se lembrar de uma notícia de 2015: a equipe de Pan Jianwei, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, alcançou um grande avanço na tecnologia de teletransporte quântico instantâneo. Este resultado foi eleito o primeiro dos dez maiores avanços da física de 2015 pela Sociedade de Física Britânica e o principal progresso científico da China em 2015 pelo Ministério da Ciência e Tecnologia. Sim, novamente o mestre Pan. (Ele também foi o mentor deste que vos escreve... embora eu tenha migrado para a física de altas energias depois). Em 1997, Pan Jianwei realizou o teletransporte quântico de um único grau de liberdade de um único fóton; em 2015, realizou o teletransporte quântico de múltiplos graus de liberdade de um único fóton. Portanto, aqueles que dizem que a física oficial chinesa não tem talentos são simplesmente ignorantes e mal-intencionados.
Voltando ao teletransporte quântico: há um ditado no *Tao Te Ching* de Laozi: "O Tao gera o um, o um gera o dois, o dois gera o três, o três gera todas as coisas". Hoje, o teletransporte quântico local pode ter alcançado o "gerar o um, o dois e o três", mas está a uma distância imensa de "gerar todas as coisas". Pois a escala de "todas as coisas" é vasta demais. Doze gramas de carbono equivalem a um mol, ou seja, 6,023 x 10²³ átomos. Se uma pessoa pesa 60 kg, ela possui cerca de 5.000 mols de átomos, ou seja, 3 x 10²⁷ átomos. Se descrevermos o estado de um átomo com dez graus de liberdade, então, para descrever uma pessoa, precisaríamos de uma ordem de grandeza de 10²⁸ graus de liberdade — para aqueles que não compreendem o conceito de grau de liberdade, podem substituí-lo por "dinheiro". No entanto, a parte mais difícil de qualquer tarefa é dar o primeiro passo; agora que o campo científico completou o problema mais difícil, o "gerar o um", o que resta é dedicar todos os esforços à pesquisa.
Em condições normais, a humanidade ainda precisaria de uns 200 a 300 anos para realizar o teletransporte espacial em nível de cem quilômetros, e o teletransporte em nível planetário poderia levar de 500 a 800 anos. Mas o portal de teletransporte que surgiu no Reino de Damo pode muito bem permitir que os chineses alcancem um avanço antecipado nesta área! Portanto, em relação a esta tentativa com o portal, o alto comando, ao saber que o quartel-general enviaria equipamentos através de comboios, demonstrou grande seriedade. Não apenas despacharam os receptores de partículas de luz remotos mais precisos da região Sul da China, como também enviaram em caráter de urgência o supercomputador "Zhoupi".
Conforme o planejamento do quartel-general, as principais tarefas de medição da equipe de Zeng Gucheng são as seguintes: primeiro, através de um par de partículas emaranhadas, realizar a medição de um fóton em estado desconhecido com o fóton do emissor fora do portal. O colapso do estado de superposição do fóton receptor mostrará um estado oposto ao grau de liberdade quântica do emissor, ou seja, realizar uma medição conjunta. Em condições normais, o resultado da medição conjunta precisa ser enviado através de um canal tradicional. Contudo, considerando que é impossível instalar cabos de fibra óptica ao redor do portal, a equipe de física utilizará uma fonte de fóton único remoto para realizar a troca de informações.
Para explicar da maneira mais simples: os pesquisadores carregam um par emaranhado de alta precisão, localizam dois pontos no portal através de um estado emaranhado de seis fótons e, aproveitando a oportunidade de transportar carga, colocam outro anel de observação do estado de Bell no interior da formação. Então, com a assistência de equipamentos externos, confirmam se o portal está operando através do princípio do teletransporte quântico ou algo similar. Se não estiver, a pesquisa será extremamente difícil. Como mencionado anteriormente, o "gerar o um" é o passo mais difícil; não importa qual seja o "Tao" ou o que ele gere, será um processo árduo. Mas, se puderem confirmar que o método de propulsão do portal de Damo está relacionado ao teletransporte quântico... não se esqueça, Zeng Gucheng e sua equipe já haviam determinado anteriormente que o valor limite GXK do Reino de Damo é consistente com o do universo da Terra; ou seja, a velocidade da luz é a mesma. Então, a pesquisa subsequente será muito mais conveniente. Embora ainda possa levar muito tempo e encontrar muitos problemas, pelo menos não será uma estrada nunca antes percorrida, sem a necessidade de abrir caminho em terreno virgem.
Talvez por causa de alguma expectativa desconhecida, a missão de coletar informações sobre o portal foi nomeada pelo núcleo central como: Jiuzhang!