Gato de Schrödinger está vivo e morto ao mesmo tempo

Os cientistas da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW) conseguiram demonstrar a existência do gato de Schrödinger, utilizando um chip quântico. Schrödinger tinha razão.

O que é o gato de Schrödinger?

O gato de Schrödinger é uma experiência mental proposta em 1935 pelo físico que lhe deu nome, durante as suas discussões com Albert Einstein. De acordo com as leis da mecânica quântica, o gato de Schrödinger pode estar vivo e morto ao mesmo tempo, algo que um chip quântico agora comprovou.

Uma das leis da mecânica quântica indica que os átomos podem experimentar dois estados opostos ao mesmo tempo.

Para ilustrar esta ideia, o físico austro-irlandês Erwin Schrödinger usou o exemplo de um gato que, ao ser envenenado por uma partícula radioativa, em determinado momento estaria simultaneamente vivo e morto.

À esquerda o físico Albert Einstein, à direita físico austríaco Erwin Schrödinger.

Quase um século depois, cientistas da Universidade de Nova Gales do Sul conseguiram demonstrar este conceito, utilizando um átomo de antimónio como se fosse o gato de Schrödinger.

O gato de Schrödinger é um chip quântico

A experiência mental do gato de Schrödinger é quase impossível de assimilar para a mente humana, que opera de forma linear no tempo, ou seja, para nós as coisas acontecem uma depois da outra. Um gato está vivo ou morto, mas não as duas coisas ao mesmo tempo.

Na mecânica quântica, não funciona assim. Já observámos este fenómeno nos computadores quânticos, onde a unidade básica de informação, o qubit ou bit quântico, pode ser simultaneamente 0 e 1. Este fenómeno é conhecido como superposição.

É precisamente este princípio que permite aos computadores quânticos processar dados milhões de vezes mais rápido do que os computadores convencionais.

Na sua experiência, o professor Andrea Morello equipara o gato de Schrödinger a um átomo de antimónio. Ao contrário de um qubit, que tem apenas dois estados quânticos, o átomo de antimónio possui oito estados, ou seja, oito direções de spin diferentes. Se o 0 for codificado como um “gato morto” e o 1 como um “gato vivo”, um único erro não é suficiente para descodificar o código quântico.

O nosso gato metafórico tem sete vidas: seriam necessários sete erros consecutivos para transformar o 0 num 1! Assim, em determinados momentos, o gato de Schrödinger está morto e vivo ao mesmo tempo, provando a experiências mental.

Explica o professor Morello.

O Gato de Schrödinger: Um gato, junto com um frasco contendo veneno, é posto numa caixa lacrada protegida contra incoerência quântica induzida pelo ambiente. Se um contador Geiger detetar radiação, o frasco é quebrado, libertando o veneno, que mata o gato. A mecânica quântica sugere que, depois de algum tempo, o gato estará simultaneamente vivo e morto. Mas, quando se olha para dentro da caixa, apenas se vê o gato ou vivo ou morto, não uma mistura de vivo e morto.

Implicações para os computadores quânticos

Para além da curiosidade científica, este estudo tem uma enorme importância no desenvolvimento de computadores quânticos.

Os qubits atuais utilizam átomos que possuem dois estados quânticos, ou seja, dois spins. Contudo, por vezes, os átomos mudam de spin de forma súbita, gerando um erro informático. Este é um dos principais desafios dos computadores quânticos.

Como demonstrado nesta experiência, se forem utilizados átomos de antimónio nos computadores quânticos, seriam necessários sete erros consecutivos no spin para causar um erro informático. Assim, o computador teria tempo suficiente para corrigir essas alterações antes que o erro se manifestasse, reduzindo drasticamente as falhas atuais nos computadores quânticos.

Os cientistas conseguiram demonstrar a “existência” do gato de Schrödinger utilizando um chip quântico com um átomo de antimónio. As implicações desta descoberta para a redução de erros nos computadores quânticos podem ser revolucionárias.