Físicos entrelaçam fótons que não existem ao mesmo tempo

Os físicos já sabiam que a mecânica quântica permite uma conexão sutil entre partículas chamada entrelaçamento, onde uma alteração na partícula A reflete na partícula B instantaneamente, mesmo esta estando a anos-luz de distância. Agora, pesquisadores israelenses demonstraram que é possível entrelaçar dois fótons que nem sequer existem ao mesmo tempo.

“É muito legal”, diz Jeremy O’Brien, pesquisador da Universidade de Bristol, no Reino Unido, que não estava envolvido no trabalho. Esse entrelaçamento é previsto pela teoria quântica padrão, mas nunca foi testado”.

O emaranhamento (ou entrelaçamento) é uma espécie de ordem que se esconde dentro da incerteza da teoria quântica. Suponha que você tenha uma partícula quântica de luz, ou fóton. Ele pode ser polarizado de modo que se move tanto na vertical quanto na horizontal. Graças à incerteza quântica, um fóton pode ser polarizado verticalmente e horizontalmente, ao mesmo tempo. Se você medir o fóton, no entanto, vai encontrá-lo polarizado horizontalmente ou verticalmente, e nunca nos dois modos. Em outras palavras, a observação é capaz de alterar (ou definir) o estado da partícula.

O entrelaçamento pode acontecer se você tiver dois fótons. Cada um deles pode ser colocado no estado vertical ou horizontal. No entanto, os fótons podem ser emaranhados de modo que suas polarizações estejam correlacionadas, mesmo enquanto eles permanecem indeterminados. Por exemplo, se você medir o primeiro fóton e achar que é polarizado horizontalmente, você vai saber que o outro fóton instantaneamente está no estado vertical, e vice-versa, não importa o quão longe ele está. Albert Einstein apelidou o efeito de “ação fantasmagórica à distância”. Ele não viola a relatividade, no entanto: É impossível controlar o resultado da medição do primeiro fóton, então a ligação quântica não pode ser usada para enviar uma mensagem mais rápida do que a luz, por exemplo.

Agora, Eli Megidish, Hagai Eisenberg, e seus colegas da Universidade Hebraica de Jerusalém, têm dois fótons emaranhados que não existem ao mesmo tempo. Eles começam com um esquema conhecido como troca de emaranhamento. Para começar, os pesquisadores atiram em um cristal luz laser duas vezes para criar dois pares de fótons emaranhados, o par 1 e 2, e o par 3 e 4. No início, os fótons 1 e 4 não estão amarrados. Mas eles podem estar, se o truque certo for usado com 2 e 3.

Para descobrir a polarização dos fótons, basta medir a polaridade de um fóton em cada par (como o fóton 2 e o fóton 3). Quando eles fazem, forçam os fótons restantes (1 e 4) a se entrelaçarem. Isso já havia sido feito anteriormente.

No entanto, os físicos israelenses foram além, e entrelaçaram os fótons 1 e 4, mesmo tendo destruído o fóton 1 antes de criar o 4. Para isso, eles esperaram para criar o segundo par (3 e 4) somente após que o primeiro (1 e 2) havia sido medido. Assim, ao medir o fóton 4 do segundo par, ele se entrelaça de modo automático com o fóton 1, que estava “sozinho”, mesmo este não existindo mais. Em outras palavras, os fótons 1 e 4 estão entrelaçados, embora nunca coexistam.