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Buraco de minhoca é criado em computador quântico e "teleporta" informações

Pesquisadores criaram uma simulação em um computador quântico e observaram a formação de um buraco de minhoca minúsculo. O resultado empolgante pode não apenas possibilitar viagens interestelares em um futuro distante, como também ajudar cientistas a finalmente encontrar a Teoria de Tudo.

Buracos de minhoca são pontes de atalho entre pontos do espaço-tempo, que podem estar localizados em qualquer lugar do universo. Através dessas pontes, poderíamos percorrer a distância que separa os pontos em apenas alguns minutos ou segundos.

De acordo com a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, os buracos de minhoca podem existir, de fato. Entretanto, o mais perto que chegamos de encontrar ou produzir um deles foi por cálculos matemáticos e em nossa própria imaginação.

A ficção científica é um ótimo meio de explorar a ideia de um buraco de minhoca de modo visual. Um exemplo disso é o filme Interestelar (2014), do diretor Christopher Nolan. Na história, os viajantes espaciais usam um buraco de minhoca localizado nas proximidades de Saturno para visitar os planetas ao redor do buraco negro Gargantua, em outra galáxia.

Buraco de minhoca quântico

Buraco de minhoca é uma espécie de ponte para viajar grandes distâncias em pouco tempo (Imagem: Reprodução/Genty/Pixabay)
Buraco de minhoca é uma espécie de ponte para viajar grandes distâncias em pouco tempo (Imagem: Reprodução/Genty/Pixabay)

A equipe começou desenvolveu um sistema quântico usando um modelo teórico conhecido como Sachdev–Ye–Kitaev (SYK). Ao envolvendo-o com outro sistema SYK, eles obtiveram um modelo capaz de preservar as propriedades gravitacionais.

Esse modelo foi então reduzido a uma forma simplificada com aprendizado de máquina e, em seguida, o aplicaram no processador quântico Sycamore do Google. Eles introduziram um qubit (equivalente a um bit na computação quântica) a um dos SYKs e observaram as informações surgirem no outro SYK. É como se os dados deste qubit se teletransportassem.

Maria Spiropulu, pesquisadora do Departamento de Energia do Departamento de Ciências dos EUA, disse que a equipe encontrou um sistema quântico que exibe as principais propriedades de um buraco de minhoca gravitacional, mas é suficientemente pequeno para ser implementado no hardware quântico de hoje”.

Para a equipe, a pesquisa é “um passo em direção a um programa maior de teste da física da gravidade quântica usando um computador quântico”.

Por que procurar um buraco de minhoca?

Buracos de minhoca ainda são hipotéticos, mas experimentos sugerem que podem, de fato, existir (Imagem: Reprodução/deselect/Pixabay)
Buracos de minhoca ainda são hipotéticos, mas experimentos sugerem que podem, de fato, existir (Imagem: Reprodução/deselect/Pixabay)

Embora buracos de minhoca pareçam existentes apenas na ficção, os cientistas buscam na teoria e em experimentos um modo de criá-los ou, pelo menos, mostrar que a existência deles é possível.

Um dos principais motivos disso é que, assim como buracos negros, os buracos de minhoca talvez possam revelar o segredo da gravidade quântica. Isso porque, em ambos os tipos de “buracos”, deve haver um elemento fundamental tanto para a gravidade em grande escala, quanto para a gravidade quântica.

A Relatividade Geral é a melhor descrição que temos do universo em grande escala (governado por objetos massivos), enquanto a mecânica quântica é a melhor descrição do universo das partículas. Entretanto, ambos são incompatíveis, pois não há evidências de uma partícula responsável pela gravidade.

Muitos cientistas teorizam que dentro de buracos negros existe algo chamado singularidade, um objeto menor que as partículas conhecidas, que contém uma enorme quantidade de massa — os números tendem ao infinito. Se algo tão pequeno possui tanta massa e exerce tanta gravidade, pode ser que ali esteja escondido o segredo da gravidade quântica.

Teletransporte quântico

Representação de um buraco de minhoca na "malha" do espaço-tempo (Imagem: Reprodução/Wikimedia Commons)
Representação de um buraco de minhoca na "malha" do espaço-tempo (Imagem: Reprodução/Wikimedia Commons)

Em 2013, pesquisadores propuseram que buracos de minhoca poderiam estar relacionados a um fenômeno quântico conhecido como “emaranhamento”. Trata-se do comportamento de partículas “gêmeas” que, mesmo afastadas por milhares de anos-luz, compartilham a mesma informação. Altere uma dessas partículas e observe a mesma mudança ocorrer na outra.

Ao relacionar o emaranhamento com buracos de minhoca, os cientistas se aproximaram da ideia de um teletransporte quântico. Isso tem tudo a ver com a nova simulação de um buraco de minhoca, pois o resultado do experimento — a transferência de informação de um SYK para outro — é bem parecido com um emaranhamento de partículas.

Em outras palavras, a informação viajou de um sistema quântico e surgiu em outro via teletransporte quântico. Se interpretarmos isso na linguagem da relatividade geral, isso é uma travessia em um buraco de minhoca, ainda que em proporções minúsculas.

Vale lembrar, no entanto, que isso não significa que veremos naves espaciais viajando por buracos de minhoca. Ainda falta muito trabalho para reproduzir o experimento de modo observacional, e não apenas em uma simulação computacional.

Além disso, um buraco de minhoca exige um tipo hipotético de matéria negativa com gravidade repulsiva. A simulação incluiu isso, mas essa matéria (conhecida como matéria exótica) ainda não foi encontrada.

A pesquisa foi publicada em 1º de dezembro na revista Nature.

Fonte: Canaltech

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