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Na vida cotidiana, pensamos em causas e efeitos de forma linear. Empurramos uma x\u00edcara e ela cai; apertamos um interruptor e a l\u00e2mpada acende. Esse racioc\u00ednio direto \u00e9 a base da teoria cl\u00e1ssica da causalidade, de uma forma bem simplista. Mas a f\u00edsica qu\u00e2ntica introduziu rupturas nesse paradigma. \u201cO que \u00e9 n\u00e3o-cl\u00e1ssico? Seria tudo o que voc\u00ea n\u00e3o consegue descrever dentro do arcabou\u00e7o da f\u00edsica cl\u00e1ssica. F\u00edsica newtoniana, eletromagnetismo e esse tipo de coisa\u201d, explica Rafael Chaves, em entrevista ao Boletim SBF<\/a><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Para entender a origem dessa diferen\u00e7a, ele voltou no tempo. O primeiro sinal de que era necess\u00e1rio um novo tipo de f\u00edsica surgiu no in\u00edcio do s\u00e9culo XX, com o estudo da radia\u00e7\u00e3o de corpo negro. Max Planck prop\u00f4s que a troca de energia entre mat\u00e9ria ocorria em pacotes discretos, os chamados quanta e, depois, Albert Einstein mostrou que isso ocorria tamb\u00e9m com a luz. Era o nascimento da f\u00edsica qu\u00e2ntica, muito antes de a Organiza\u00e7\u00e3o das Na\u00e7\u00f5es Unidas (ONU) decidir que 2025 seria o Ano Internacional da Ci\u00eancia e Tecnologia Qu\u00e2nticas (IYQ, na sigla em ingl\u00eas) devido \u00e0 sistematiza\u00e7\u00e3o dessas descobertas por volta de 1925. O Boletim SBF<\/a><\/strong> j\u00e1 discutiu o assunto em reportagens publicadas com Marcelo Terra Cunha<\/a> e Olival Freire Jr<\/a>.<\/p>\n\n\n\n O fato \u00e9 que com o passar dos anos, fen\u00f4menos como a dualidade onda-part\u00edcula e o tunelamento refor\u00e7aram a ideia de que regras diferentes governam o mundo microsc\u00f3pico. Essas descobertas culminaram na formula\u00e7\u00e3o do teorema de Bell em 1964, inspirado no paradoxo de Einstein, Podolsky e Rosen, de 1935. O paradoxo sugeria que a f\u00edsica qu\u00e2ntica poderia ser apenas uma teoria estat\u00edstica de algo mais fundamental, em que propriedades bem definidas das part\u00edculas estariam ocultas. Bell mostrou que n\u00e3o era assim. Ele formulou um teste baseado em tr\u00eas hip\u00f3teses: o realismo (as propriedades dos sistemas s\u00e3o bem definidas independentemente de serem medidas), a localidade (o que ocorre em um laborat\u00f3rio n\u00e3o afeta instantaneamente um sistema distante) e a liberdade de escolha (os experimentadores podem decidir quais propriedades medir a cada rodada).<\/p>\n\n\n\n Essas hip\u00f3teses, combinadas, estabelecem limites para os resultados poss\u00edveis em um experimento. Tais limites s\u00e3o conhecidos como desigualdades de Bell. Quando as previs\u00f5es qu\u00e2nticas violam essas desigualdades, fica provado que pelo menos uma das hip\u00f3teses falha. \u201cEnt\u00e3o o que o Bell mostrou em 64 \u00e9 que essas tr\u00eas hip\u00f3teses, por mais naturais que elas possam parecer, elas s\u00e3o incompat\u00edveis com as predi\u00e7\u00f5es da teoria qu\u00e2ntica\u201d, explica o pesquisador. Testes experimentais, realizados ao longo de d\u00e9cadas e confirmados de forma conclusiva em 2015, comprovaram que as desigualdades de Bell s\u00e3o, de fato, violadas.<\/p>\n\n\n\n O fen\u00f4meno resultante recebe o nome de n\u00e3o-localidade qu\u00e2ntica. Ele n\u00e3o permite comunica\u00e7\u00f5es instant\u00e2neas mais r\u00e1pidas que a luz, mas indica que n\u00e3o \u00e9 poss\u00edvel manter simultaneamente realismo, localidade e liberdade de escolha. \u201cA n\u00e3o-classicalidade, da forma como a gente entende hoje, \u00e9 um fen\u00f4meno no qual eu n\u00e3o consigo explicar atrav\u00e9s de uma teoria causal. Ou seja, uma teoria real\u00edstica na qual eu tenho rela\u00e7\u00f5es de causa e efeito bem definidas\u201d, diz Chaves.<\/p>\n\n\n\n No artigo publicado em agosto, os cientistas mostraram que n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio manter as condi\u00e7\u00f5es da localidade e da liberdade de escolha para revelar comportamentos n\u00e3o-cl\u00e1ssicos. Em um cen\u00e1rio simples, com apenas tr\u00eas laborat\u00f3rios hipot\u00e9ticos de cientistas como Alice, Bob e Charlie, eles conseguiram provar a viola\u00e7\u00e3o de uma desigualdade de Bell.<\/p>\n\n\n\n Chaves exemplifica a pesquisa, com analogias: Bob mede sempre a mesma propriedade e define, por meio dos seus resultados, o que Alice e Charlie ir\u00e3o medir. \u201cEnt\u00e3o, eu n\u00e3o tenho mais essa necessidade de impor essa liberdade de escolha. Ent\u00e3o, por que isso \u00e9 interessante? Por uma raz\u00e3o fundamental e uma raz\u00e3o aplicada\u201d, diz o f\u00edsico.<\/p>\n\n\n\n Do ponto de vista fundamental, a descoberta quebra a convic\u00e7\u00e3o de que certas condi\u00e7\u00f5es eram indispens\u00e1veis para observar n\u00e3o-classicalidade. Do ponto de vista pr\u00e1tico, abre novas possibilidades para aplica\u00e7\u00f5es em \u00e1reas como criptografia qu\u00e2ntica. Nesse campo, a aleatoriedade dos resultados \u00e9 usada para gerar chaves secretas seguras. \u201cEnt\u00e3o, \u00e9 como se eu tivesse, de fato, certificando uma aleatoriedade genu\u00edna da teoria qu\u00e2ntica e da natureza\u201d, explica.<\/p>\n\n\n\n O estudo tamb\u00e9m sugere aplica\u00e7\u00f5es em redes qu\u00e2nticas e computa\u00e7\u00e3o distribu\u00edda. Protocolos de teleporte de emaranhamento, que permitem estabelecer correla\u00e7\u00f5es qu\u00e2nticas entre pontos distantes por meio de repetidores intermedi\u00e1rios, podem se beneficiar desse novo tipo de desigualdade de Bell. \u201cE o que a gente est\u00e1 usando aqui \u00e9 um cen\u00e1rio, basicamente, de teleporte de emaranhamento. Ent\u00e3o, isso me mostra que nas redes qu\u00e2nticas do futuro, ou mesmo as que a gente j\u00e1 tem hoje em dia, esse tipo de teste que a gente prop\u00f5e pode ser \u00fatil em um protocolo que \u00e9 extremamente importante em redes qu\u00e2nticas\u201d, diz Chaves.<\/p>\n\n\n\n Para a computa\u00e7\u00e3o, o impacto potencial \u00e9 igualmente relevante. Em c\u00e1lculos realizados em nuvem, dados fragmentados em diferentes servidores precisam ser reunidos em um ponto central, gerando tr\u00e1fego intenso de informa\u00e7\u00f5es. O uso de emaranhamento e da viola\u00e7\u00e3o dessas desigualdades pode reduzir a quantidade de dados transmitidos, tornando o processo mais eficiente. \u201c\u00c9 algo ainda muito incipiente, mas que certamente seria uma outra aplica\u00e7\u00e3o poss\u00edvel.\u201d<\/p>\n\n\n\n O avan\u00e7o trazido por Chaves, Poderini, Lauand e Rabelo representa tanto um al\u00edvio conceitual quanto um impulso pr\u00e1tico, pois ao simplificar o cen\u00e1rio necess\u00e1rio para testemunhar a n\u00e3o-classicalidade, o estudo abre caminho para experimentos realiz\u00e1veis com a tecnologia atual. \u201cEssas generaliza\u00e7\u00f5es das desigualdades de Bell certamente t\u00eam muitas aplica\u00e7\u00f5es. E, do ponto de vista fundamental, s\u00f3 um exemplo, essas redes qu\u00e2nticas mais complexas, com mais laborat\u00f3rios, com mais fontes de emaranhamento, elas t\u00eam se provado extremamente \u00fateis para provar novos resultados em f\u00edsica fundamental\u201d, afirma o cientista.<\/p>\n\n\n\n Assista \u00e0 entrevista completa, publicada em nosso canal<\/strong><\/p>\n\n\n\n