O fenômeno da não localidade quântica desafia nossa intuição cotidiana. Ele mostra as fortes correlações entre várias partículas quânticas, algumas das quais mudam de estado instantaneamente quando as outras são medidas, independentemente da distância entre eles. Embora esse fenômeno tenha sido confirmado para partículas em movimento lento, tem sido debatido se a não localidade é preservada quando as partículas se movem muito rápido em velocidades próximas à velocidade da luz, e ainda mais quando essas velocidades são indefinidas mecanicamente. Agora, pesquisadores da Universidade de Viena, a Academia Austríaca de Ciências e o relatório do Perimeter Institute na última edição da Cartas de revisão física que a não localidade é uma propriedade universal do mundo, independentemente de como e a que velocidade as partículas quânticas se movem.

É fácil ilustrar como as correlações podem surgir na vida cotidiana. Imagine que a cada dia do mês você envia dois de seus amigos, Alice e Bob, um motor de brinquedo de um conjunto de dois para sua coleção. Você pode escolher cada um dos motores para ser vermelho ou azul ou elétrico ou a vapor. Seus amigos estão separados por uma grande distância e não sabem sobre sua escolha. Assim que seus pacotes chegarem, eles podem verificar a cor de seu motor com um dispositivo que pode distinguir entre vermelho e azul ou verificar se o motor é elétrico ou a vapor usando outro dispositivo. Eles comparam as medições feitas ao longo do tempo para procurar correlações específicas. Em nosso mundo cotidiano, tais correlações obedecem a dois princípios - "realismo" e "localidade". "Realismo" significa que Alice e Bob revelam apenas a cor ou o mecanismo do motor que você escolheu no passado, e "localidade" significa que a medição de Alice não pode mudar a cor ou o mecanismo do motor de Bob (ou vice-versa). Teorema de Bell, publicado em 1964 e considerado por alguns como uma das descobertas mais profundas nos fundamentos da física, mostraram que as correlações no mundo quântico são incompatíveis com os dois princípios - um fenômeno conhecido como não localidade quântica.

A não localidade quântica foi confirmada em vários experimentos, os chamados testes de Bell, em átomos, íons e elétrons. Não tem apenas profundas implicações filosóficas, mas também sustenta muitas das aplicações, como computação quântica e comunicações quânticas por satélite. Contudo, em todos esses experimentos, as partículas estavam em repouso ou movendo-se em baixas velocidades (os cientistas chamam esse regime de "não relativístico"). Um dos problemas não resolvidos neste campo, que ainda intriga os físicos, é se a não localidade é preservada quando as partículas se movem extremamente rápido, perto da velocidade da luz (ou seja, no regime relativístico), ou quando eles nem mesmo estão se movendo a uma velocidade bem definida.

Para duas partículas quânticas em um teste de Bell, que se movem em alta velocidade, pesquisadores prevêem que as correlações entre as partículas são, em princípio, reduzido. Contudo, se Alice e Bob adaptam suas medições de uma forma que depende da velocidade das partículas, as correlações entre os resultados de suas medições ainda são não locais. Agora, imagine que não apenas as partículas se movem muito rápido, mas sua velocidade também é indefinida:cada partícula se move em uma chamada superposição de diferentes velocidades simultaneamente, assim como o infame gato de Schrödinger está simultaneamente morto e vivo. Nesse caso, sua descrição do mundo ainda não é local?

Pesquisadores, liderado por Časlav Brukner na Universidade de Viena e na Academia Austríaca de Ciências, mostraram que Alice e Bob podem, de fato, projetar um experimento que provaria que o mundo não é local. Por esta, eles usaram um dos princípios mais fundamentais da física, a saber, que os fenômenos físicos não dependem do quadro de referência a partir do qual os observamos. Por exemplo, de acordo com este princípio, qualquer observador, se movendo ou não, verá que uma maçã caindo de uma árvore tocará o solo. Os pesquisadores deram um passo além e ampliaram este princípio para referenciais "ligados" a partículas quânticas. Eles são chamados de "referenciais quânticos". O insight principal é que, se Alice e Bob pudessem se mover com os referenciais quânticos junto com suas respectivas partículas, eles poderiam realizar o teste de Bell usual, já que para eles as partículas estariam em repouso. Desta maneira, eles podem provar a não localidade quântica para qualquer partícula quântica, independentemente de a velocidade ser indefinida ou próxima à da luz.

Flaminia Giacomini, um dos autores do estudo, diz, "Nosso resultado prova que é possível projetar um experimento de Bell para partículas que se movem em uma superposição quântica em velocidades muito altas." O co-autor, Lucas Streiter, conclui, "Mostramos que a não localidade é uma propriedade universal de nosso mundo." Espera-se que sua descoberta abra aplicativos em tecnologias quânticas, tais como comunicações quânticas por satélite e computação quântica, usando partículas relativísticas.