Esta medição sem precedentes revela uma velocidade quântica para além da compreensão humana

Saturday Night Fever: talvez se lembrem da dança de John Travolta e Karen-Lynn Gorney ao som da canção dos Bee Gees (1) "More than a woman". Os dois bailarinos executam uma dança perfeitamente preparada, ligados entre si. A certa altura, separam-se e dançam sozinhos em perfeita sincronia. É esta a imagem que temos de reter do fenómeno do emaranhamento.

O emaranhamento quântico é um fenómeno que cria um "elo invisível" entre duas partículas quando estas colidem com a luz (2). Quando se faz incidir luz sobre um átomo para ejetar um eletrão (processo designado por fotoionização), o átomo não perde simplesmente uma partícula. O eletrão que parte e o ião (o resto do átomo) permanecem "ligados", formando uma espécie de casal dançante que se mantém sincronizado mesmo quando se afasta.

Até agora, este emaranhamento era frequentemente visto como um obstáculo. Devido a esta ligação, o ião perde a sua coerência: torna-se difícil observar as suas vibrações internas porque estas se misturam com as propriedades do eletrão que escapou.

Uma equipa de investigadores dirigida por Lisa-Marie Koll publicou um artigointitulado "Experimental control of quantum-mechanical entanglement in an attosecond pump-probe experiment" (3). Trata-se de um avanço importante na nossa capacidade de manipular o mundo do infinitamente pequeno e do infinitamente rápido. Os investigadores conseguiram criar um meio de controlar o grau de emaranhamento utilizando flashes de laser incrivelmente breves. A duração destes flashes pode ser medida em apenas alguns attossegundos (um bilionésimo de bilionésimo de segundo).

Ajustando com precisão a cor (frequência) e a forma dos flashes, podem escolher se o eletrão e o ião ficarão fortemente ligados ou quase independentes. O acesso ao interior do ião torna-se então mais claro se a ligação com o seu eletrão for reduzida, tal como quando se foca uma máquina fotográfica para eliminar o desfoque e focar a imagem.

Porque é que esta descoberta é crucial?

O emaranhamento está no centro do desenvolvimento da computação quântica. Saber como melhorar a legibilidade dos elementos permite estudar os movimentos dos electrões no interior da matéria com uma precisão sem precedentes, sem que o emaranhamento interfira na observação.

Computação quântica: o computador do futuro

A corrida ao desenvolvimento da computação quântica tem por objetivo criar computadores mais estáveis. O número estimado de erros cometidos por um computador convencional é da ordem de um erro por cada 1000 operações. A computação quântica, pelo contrário, requer entre um milhão e um bilião de operações. A taxa de erro é, portanto, inaceitável.

"Para compreender bem esta questão, voltemos ao essencial. O qubit é para a computação quântica o que o bit é para os computadores clássicos: uma unidade de informação. A diferença reside no facto de os qubits poderem estar nos estados 1 e 0 simultaneamente, dando origem a uma paralelização que pode ser explorada para efetuar certos cálculos muito mais rapidamente." (4)

Os chamados qubits "lógicos" são conjuntos de qubits físicos agrupados para corrigir erros através da redundância e tornar o funcionamento mais estável e fiável, sem ser prejudicado pela multiplicidade de cálculos.

Outro desafio concreto reside na chamada química quântica, que permitiria modelizar as interações moleculares de uma forma que a computação clássica não consegue atualmente. Esta modelação abre caminho à compreensão do funcionamento de certos medicamentos, à produção de moléculas que capturam CO2 ou mesmo de nanomateriais.

O entrelaçamento quântico dura 232 attosegundos (bilionésimos de bilionésimo de segundo / 10-18  segundos).

Durante muito tempo, os cientistas pensaram que o entrelaçamento quântico ocorria instantaneamente. Mas agora, pela primeira vez, os investigadores conseguiram medir a velocidade a que este fenómeno ocorre.

O Professor Joachim Bugdörfer e os seus colegas do Instituto de Física Teórica da Universidade Técnica de Viena, na Áustria, assistidos por uma equipa de cientistas chineses, demonstraram que existe um pequeno intervalo de tempo (cerca de 232 attosegundos) entre o momento em que o eletrão escapa e o estado do que fica (5). Este pequeno desfasamento abre caminhos extremamente promissores. Se conseguirmos controlar o emaranhamento a esta velocidade, poderemos potencialmente criar processadores quânticos capazes de funcionar a frequências milhares de milhões de vezes mais rápidas do que os chips actuais.

Porque é que isto é uma revolução para o futuro?

Os cientistas sabem agora quanto tempo demora o entrelaçamento quântico e como controlá-lo melhor, e estão a preparar o caminho para uma série de avanços. O entrelaçamento é a força motriz da computação do futuro, mas é muito frágil. Saber como manipulá-lo a uma velocidade tão extrema permitiria criar processadores muito mais rápidos e menos propensos a erros.

Ao aprender a reduzir a desfocagem causada pelo emaranhamento, os estudos podem agora focar os movimentos dos electrões no interior das moléculas com uma clareza sem precedentes. Isto poderá ajudar-nos a compreender como funcionam as reacções químicas ou os medicamentos ao nível mais profundo.

Ilustração: 661678084 - Shutterstock

1 "Extrato do filme "Saturday Night Fever" 1977 - Realizador John Badham
https://www.youtube.com/watch?v=fy0rYUvn7To

2 Compreender a inteligência quântica e os seus desafios - Virginie Guignard Legros - Thot Cursus - 23 de novembro de 2022 - https://cursus.edu/fr/25948/comprendre-lintelligence-quantique-et-ses-enjeux

3 "Experimental control of quantum-mechanical entanglement in an attosecond pump-probe experiment" Lisa-Marie Koll, Laura Maikowski, Lorenz Drescher1, Tobias Witting e Marc J.J. Vrakking - APS Journal - janeiro de 2022- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.043201

4 "Computador quântico: uma nova arquitetura para perseguir erros" abril de 2025- INRIA Paris
https://www.inria.fr/fr/ordinateur-quantique-architecture-inedite

5 "A velocidade do entrelaçamento quântico é medida pela primeira vez, e é demasiado rápida para ser compreendida - Earth.com- janeiro de 2026
https://www.earth.com/news/quantum-entanglement-speed-measured-for-first-time-using-attoseconds/