Determinar a passagem do tempo no mundo dos relógios é simplesmente calcular os segundos entre o “então” e o “agora”. No entanto, na faixa quântica de eletrões, a palavra “permissão” nem sempre pode ser esperada. Pior ainda, a palavra “agora” muitas vezes transforma-se numa nuvem de incerteza. O cronómetro nem sempre funciona.
Uma solução potencial pode ser encontrada na forma da própria nuvem quântica, de acordo com cientistas da Universidade de Uppsala, na Suécia. As suas experiências com a natureza ondulatória do chamado “estado de Rydberg” revelaram um novo método para medir o tempo que não requer um ponto de partida preciso.
Os átomos de Rydberg são balões insuflados do reino das partículas. Esses átomos contêm eletrões em estados de energia extremamente altos, orbitando longe do núcleo.
A indução de átomos em “estados de Rydberg” é um conselho útil para engenheiros, especialmente quando se trata de projetar novos componentes para computadores quânticos. Escusado será dizer que os físicos reuniram uma grande quantidade de informações sobre a forma como os eletrões se movem, quando empurrados para o “estado de Rydberg”.
Sendo animais quânticos, os seus movimentos não parecem pérolas a deslizar em cima de uma mesa, comportam-se mais como uma mesa de roleta, onde cada jogada é uma incerteza. Não por acaso, o livro de regras matemáticas por trás da roleta eletrónica é chamado Rydberg Wave Pack.
Como ondas reais numa lagoa, a presença de mais de um pacote de ondas de Rydberg, que ondulando pelo espaço cria interferência, resulta em padrões únicos de ondulações. Disparem pacotes de ondas Rydberg na mesma direção, e esses padrões únicos representarão o tempo distinto necessário para que os pacotes de ondas evoluam numa relação entre eles.
Foram estas “impressões digitais de tempo” que os físicos se propuseram testar, mostrando que é consistente e confiável o suficiente para servir como uma forma de registo do tempo quântico. A pesquisa mediu os resultados de átomos de hélio excitados por laser. E, violá, os resultados práticos bateram certo com a teoria.
A física Marta Berholtz, da Universidade de Uppsala, na Suécia, que liderou a equipa, explicou: “Se usar um contador, precisa de colocá-lo a zeros. E começa a contar a partir de um certo momento”. Com este modelo “não precisa iniciar o relógio – basta olhar para a estrutura de interferência e dizer ‘OK, são 4 nanossegundos’.”
O sofisticado pacote de ondas de Rydberg pode ser usado em conjunto com outras formas de espectroscopia de sonda de bomba que medem eventos de escala de minuto, quando às vezes é menos direto ou impraticável para medir.
Mais importante ainda, nenhuma das impressões digitais requer um passado e um presente para servir como ponto inicial e final no tempo.