Assistir a um filme ao contrário e provavelmente ficará confuso - mas um computador quântico não. Essa é a conclusão da pesquisadora Mile Gu do Centre for Quantum Technologies (CQT) da National University of Singapore e da Nanyang Technological University e colaboradores.

Em pesquisa publicada em 18 de julho em Revisão Física X , a equipe internacional mostra que um computador quântico é menos escravo da flecha do tempo do que um computador clássico. Em alguns casos, é como se o computador quântico não precisasse distinguir entre causa e efeito.

O novo trabalho é inspirado por uma descoberta influente feita há quase 10 anos pelos cientistas da complexidade James Crutchfield e John Mahoney da Universidade da Califórnia, Davis. Eles mostraram que muitas sequências de dados estatísticos terão uma seta de tempo embutida. Um observador que vê os dados reproduzidos do início ao fim, como os frames de um filme, pode modelar o que vem a seguir usando apenas uma pequena quantidade de memória sobre o que ocorreu antes. Um observador que tenta modelar o sistema ao contrário tem uma tarefa muito mais difícil - potencialmente precisando rastrear ordens de grandeza de mais informações.

Essa descoberta veio a ser conhecida como assimetria causal. Parece intuitivo - afinal, modelar um sistema quando o tempo está retrocedendo é como tentar inferir uma causa a partir de um efeito. Estamos acostumados a achar isso mais difícil do que prever o efeito de uma causa. Na vida cotidiana, entender o que vai acontecer a seguir é mais fácil se você souber o que acabou de acontecer, e o que aconteceu antes disso.

Contudo, os pesquisadores sempre ficam intrigados em descobrir assimetrias ligadas à ordenação do tempo. Isso ocorre porque as leis fundamentais da física são ambivalentes quanto ao fato de o tempo avançar ou retroceder. “Quando a física não impõe nenhuma direção no tempo, de onde vem a assimetria causal - a sobrecarga de memória necessária para reverter causa e efeito? "pergunta Gu.

Os primeiros estudos de assimetria causal usaram modelos com a física clássica para gerar previsões. Crutchfield e Mahoney se juntaram a Gu e colaboradores Jayne Thompson, Andrew Garner e Vlatko Vedral da CQT para descobrir se a mecânica quântica muda a situação.

Eles descobriram que sim. Modelos que usam física quântica, a equipe prova, pode mitigar inteiramente a sobrecarga de memória. Um modelo quântico forçado a emular o processo em tempo reverso sempre superará um modelo clássico emulando o processo em tempo futuro.

O trabalho tem algumas implicações profundas. "O mais empolgante para nós é a possível conexão com a flecha do tempo, "diz Thompson, primeiro autor da obra. "Se a assimetria causal só é encontrada em modelos clássicos, sugere nossa percepção de causa e efeito, e assim o tempo, pode emergir da aplicação de uma explicação clássica sobre eventos em um mundo fundamentalmente quântico, " ela diz.

Próximo, a equipe quer entender como isso se conecta a outras ideias de tempo. "Cada comunidade tem sua própria flecha de tempo, e todo mundo quer explicar de onde eles vêm, "diz Vedral. Crutchfield e Mahoney chamaram a assimetria causal de um exemplo de" flecha farpada "do tempo.

O mais icônico é a seta termodinâmica. Vem da ideia de que a desordem, ou entropia, sempre aumentará - um pouco aqui e ali, em tudo o que acontece, até que o universo termine como um grande, bagunça das grandes. Embora a assimetria causal não seja a mesma que a seta termodinâmica, eles poderiam estar relacionados. Modelos clássicos que rastreiam mais informações também geram mais desordem. "Isso sugere que a assimetria causal pode ter consequência entrópica, "diz Thompson.

Os resultados também podem ter valor prático. Acabar com a sobrecarga clássica para reverter causa e efeito pode ajudar a simulação quântica. "Como um filme passando ao contrário, às vezes, podemos ser solicitados a dar sentido às coisas que são apresentadas em uma ordem que é intrinsecamente difícil de modelar. Em tais casos, métodos quânticos podem se provar muito mais eficientes do que suas contrapartes clássicas, "diz Gu.