Cientistas driblam princpio da incerteza de Heisenberg e medem tudo com preciso

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/09/2025

Enganar Heisenberg no fcil, mas a equipe conseguiu com sua deteco quntica multiparmetros.
[Imagem: Christophe H. Valahu et al. – 10.1126/sciadv.adw9757]

Enganando a incerteza

O princpio da incerteza de Heisenberg, um postulado terico desenvolvido em 1927, afirma que no possvel conhecer determinados pares de propriedades – como a posio e o momento de uma partcula – com uma preciso ilimitada ao mesmo tempo. Em outras palavras, h sempre um dilema na incerteza: Quanto mais precisa for conhecida uma propriedade, menor ser a certeza sobre a outra.

Mas Christophe Valahu e colegas de vrias universidades australianas descobriram que esta no uma verdade to taxativa quanto os fsicos acreditaram durante esses quase 100 anos.

Valahu descobriu como medir precisamente a posio e o momento de uma partcula quntica ao mesmo tempo. Para isso, ele e seus colegas substituram a compensao entre posio e momento das partculas por uma outra compensao.

“Pense na incerteza como o ar em um balo,” explica o professor Tingrei Tan, da Universidade de Sydney. “Voc no pode remov-lo sem estourar o balo, mas pode apert-lo para desloc-lo. Foi isso o que fizemos: Empurramos a inevitvel incerteza quntica para lugares com os quais no nos importamos (saltos de posio e momento grandes e grosseiros) para que os detalhes sutis com os quais nos importamos possam ser medidos com mais preciso.”

Essa reformulao da incerteza quntica, de modo a contornar a restrio imposta pelo famoso princpio da incerteza de Heisenberg, promete trazer grandes resultados prticos, fundamentando futuras tecnologias de sensores ultraprecisos usados em navegao, medicina e astronomia.

Medio multi-paramtrica

A demonstrao experimental usa uma abordagem tecnolgica que a prpria equipe havia desenvolvido anteriormente para corrigir erros nos computadores qunticos.

O protocolo foi implementado usando o pequeno movimento vibracional de um qubit atmico, um on aprisionado por feixes de luz – pense nesse tipo de qubit como o equivalente quntico de um pndulo. O on foi preparado em um “estado de grade”, um tipo de estado quntico para correo de erros. A equipe demonstrou que tanto a posio quanto o momento do on podem ser medidos juntos com uma preciso alm do “limite quntico padro” – o melhor valor possvel usando apenas sensores clssicos.

” um cruzamento bacana da computao quntica com o sensoriamento,” disse o professor Nicolas Menicucci, da Universidade RMIT. “Ideias inicialmente projetadas para computadores qunticos robustos podem ser reaproveitadas para que os sensores captem sinais mais fracos sem serem abafados pelo rudo quntico.”

“Ns no quebramos o princpio de Heisenberg. Nosso protocolo funciona inteiramente dentro da mecnica quntica,” ressaltou seu colega Ben Baragiola. “O esquema otimizado para sinais pequenos, onde detalhes finos importam mais do que detalhes grosseiros.”

Por que isso importa?

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

A capacidade de detectar mudanas extremamente pequenas importante em toda a cincia e tecnologia. Sensores qunticos ultraprecisos podem aprimorar a navegao em ambientes onde o GPS no funciona (como submarinos, minas subterrneas ou em voos espaciais).

Outras possibilidades de explorao prtica da descoberta incluem aprimorar imagens biolgicas e mdicas, monitorar materiais e sistemas gravitacionais ou, claro, investigar a fsica fundamental.

“Assim como os relgios atmicos transformaram a navegao e as telecomunicaes, sensores qunticos aprimorados, com extrema sensibilidade, podem viabilizar indstrias totalmente novas,” disse Valahu.

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