Tempo quântico pode ser medido sem um relógio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/02/2026

O futuro da medição do tempo pertence aos relógios atômicos ópticos, mas medir o tempo no reino quântico ainda é um desafio.
[Imagem: Physikalisch-Technische Bundesanstalt]

O tempo quântico

O tempo pode até dar a impressão de passar mais rápido ou mais lento, mas nossos instrumentos nos dizem que ele flui suave e continuamente, nunca acelerando ou desacelerando.

Mas, quando chegamos ao reino quântico, na dimensão dos átomos e abaixo, o tempo se comporta de modo muito diferente. Por exemplo, podem haver setas do tempo opostas, com o tempo fluindo tanto para o futuro quanto para o passado. E isso pode ser um incômodo quando tentamos medir a duração dos eventos no reino quântico, já que é difícil fixar o próprio funcionamento do relógio.

Em escalas muito pequenas, os processos físicos se desenrolam a velocidades surpreendentes. Eventos como o tunelamento ou a transição de um elétron para um novo estado de energia após absorver um fóton podem ocorrer em apenas algumas dezenas de attossegundos (10^-18 segundo). É um intervalo tão breve que nem mesmo a luz conseguiria atravessar a largura de um pequeno vírus nesse tempo. Isso torna quase impossível cravar um tique-taque consistente para medir os eventos.

"O conceito de tempo tem intrigado filósofos e físicos há milhares de anos, e o advento da mecânica quântica não simplificou o problema," disse o professor Hugo Dil, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça. "A questão central é o papel geral do tempo na mecânica quântica, e especialmente a escala de tempo associada a uma transição quântica."

A boa notícia é que a equipe acaba de descobrir uma maneira de medir a duração real de eventos quânticos ultrarrápidos sem depender de nenhum relógio externo, um passo importante para eventualmente elucidar o papel do tempo na mecânica quântica em nível mais fundamental.

• Há uma fronteira onde o tempo começa a não fluir só para o futuro?

O mesmo evento leva tempos diferentes dependendo da estrutura do material onde ele acontece.
[Imagem: Fei Guo et al. - 10.1016/j.newton.2025.100374]

Quanto dura uma transição fotoelétrica

Ilumine um material e seus elétrons vão absorver fótons, logo a seguir reemitidos pelo material. Esses fótons carregam informações codificadas em seu spin, e esse spin muda dependendo de como a transição do elétron entre seus níveis de energia se desenrola.

Ao examinar como esse padrão de spin muda conforme a energia do elétron varia, a equipe conseguiu calcular quanto tempo durou a transição - sem precisar de um relógio externo.

"Esses experimentos não requerem uma referência externa, ou relógio, e fornecem a escala de tempo necessária para que a função de onda do elétron evolua de um estado inicial para um estado final em uma energia mais alta após a absorção de um fóton," disse Fei Guo, responsável pelos experimentos.

Para validar seu método, a equipe testou materiais com arranjos atômicos muito diferentes. Alguns eram totalmente tridimensionais, como o cobre comum, enquanto outros, como o disseleneto de titânio (TiSe₂) e o ditelureto de titânio (TiTe₂), eram compostos por camadas fracamente conectadas que se comportam mais como lâminas planas. O telureto de cobre (CuTe) possui uma estrutura atômica ainda mais simples, em forma de cadeia. Esses contrastes tornaram os materiais ideais para estudar como a geometria influencia a temporização.

Os resultados revelaram um padrão consistente, revelando que a duração do evento depende fortemente da estrutura atômica do material envolvido. Quanto mais simples e reduzida a estrutura atômica do material, maior a duração da transição quântica. No cobre tridimensional, a transição foi extremamente rápida, durando cerca de 26 attossegundos. Nos materiais em camadas, o processo é mais lento (140 attossegundos no TiSe₂ e 200 attossegundos no TiTe₂) e, no CuTe, com sua estrutura em forma de cadeia, a transição ultrapassou 200 attossegundos.

Além de aprofundar nossa compreensão do tempo na física quântica, este método oferece uma nova ferramenta para estudar como os elétrons se comportam em materiais complexos. Mais do que mostrar até que ponto é possível manter a regra do dedão de considerar eventos quânticos como instantâneos, saber quanto tempo dura uma transição quântica pode ajudar a projetar materiais com propriedades personalizadas e dar suporte a tecnologias futuras que dependam do controle preciso dos estados quânticos.

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