Cientistas driblam princípio da incerteza de Heisenberg e medem tudo com precisão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/09/2025

Enganar Heisenberg não é fácil, mas a equipe conseguiu com sua detecção quântica multiparâmetros.
[Imagem: Christophe H. Valahu et al. - 10.1126/sciadv.adw9757]

Enganando a incerteza

O princípio da incerteza de Heisenberg, um postulado teórico desenvolvido em 1927, afirma que não é possível conhecer determinados pares de propriedades - como a posição e o momento de uma partícula - com uma precisão ilimitada ao mesmo tempo. Em outras palavras, há sempre um dilema na incerteza: Quanto mais precisa for conhecida uma propriedade, menor será a certeza sobre a outra.

Mas Christophe Valahu e colegas de várias universidades australianas descobriram que esta não é uma verdade tão taxativa quanto os físicos acreditaram durante esses quase 100 anos.

Valahu descobriu como medir precisamente a posição e o momento de uma partícula quântica ao mesmo tempo. Para isso, ele e seus colegas substituíram a compensação entre posição e momento das partículas por uma outra compensação.

"Pense na incerteza como o ar em um balão," explica o professor Tingrei Tan, da Universidade de Sydney. "Você não pode removê-lo sem estourar o balão, mas pode apertá-lo para deslocá-lo. Foi isso o que fizemos: Empurramos a inevitável incerteza quântica para lugares com os quais não nos importamos (saltos de posição e momento grandes e grosseiros) para que os detalhes sutis com os quais nos importamos possam ser medidos com mais precisão."

Essa reformulação da incerteza quântica, de modo a contornar a restrição imposta pelo famoso princípio da incerteza de Heisenberg, promete trazer grandes resultados práticos, fundamentando futuras tecnologias de sensores ultraprecisos usados em navegação, medicina e astronomia.

Esta não é a primeira técnica a driblar a incerteza de Heisenberg, que também pode ser enganada usando tambores.
[Imagem: Aalto University]

Medição multi-paramétrica

A demonstração experimental usa uma abordagem tecnológica que a própria equipe havia desenvolvido anteriormente para corrigir erros nos computadores quânticos.

O protocolo foi implementado usando o pequeno movimento vibracional de um qubit atômico, um íon aprisionado por feixes de luz - pense nesse tipo de qubit como o equivalente quântico de um pêndulo. O íon foi preparado em um "estado de grade", um tipo de estado quântico para correção de erros. A equipe demonstrou que tanto a posição quanto o momento do íon podem ser medidos juntos com uma precisão além do "limite quântico padrão" - o melhor valor possível usando apenas sensores clássicos.

"É um cruzamento bacana da computação quântica com o sensoriamento," disse o professor Nicolas Menicucci, da Universidade RMIT. "Ideias inicialmente projetadas para computadores quânticos robustos podem ser reaproveitadas para que os sensores captem sinais mais fracos sem serem abafados pelo ruído quântico."

"Nós não quebramos o princípio de Heisenberg. Nosso protocolo funciona inteiramente dentro da mecânica quântica," ressaltou seu colega Ben Baragiola. "O esquema é otimizado para sinais pequenos, onde detalhes finos importam mais do que detalhes grosseiros."

Por outro lado, recentemente os físicos descobriram uma incerteza negligenciada nos experimentos.
[Imagem: Steven Hoekstra/Wikipedia]

Por que isso importa?

Em vez de substituir as abordagens existentes, este novo protocolo de medição adiciona uma ferramenta complementar à caixa de ferramentas do sensoriamento quântico.

A capacidade de detectar mudanças extremamente pequenas é importante em toda a ciência e tecnologia. Sensores quânticos ultraprecisos podem aprimorar a navegação em ambientes onde o GPS não funciona (como submarinos, minas subterrâneas ou em voos espaciais).

Outras possibilidades de exploração prática da descoberta incluem aprimorar imagens biológicas e médicas, monitorar materiais e sistemas gravitacionais ou, claro, investigar a física fundamental.

"Assim como os relógios atômicos transformaram a navegação e as telecomunicações, sensores quânticos aprimorados, com extrema sensibilidade, podem viabilizar indústrias totalmente novas," disse Valahu.

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