De acordo com a teoria quântica, a própria passagem do tempo pode existir em um estado de superposição quântica, "fluindo" simultaneamente em taxas mais rápidas e mais lentas. Essa hipótese, que por muito tempo permaneceu no âmbito teórico, agora pode ser verificada experimentalmente com o auxílio de tecnologias avançadas de relógios atômicos. Pesquisadores do Stevens Institute of Technology, nos Estados Unidos, publicaram os resultados na revista Physical Review Letters no dia 20.

Na relatividade, cada relógio possui seu próprio "tempo próprio", cuja passagem depende da velocidade e da posição. Tais efeitos já foram verificados com relógios atômicos de altíssima precisão. No entanto, existe uma versão ainda mais contraintuitiva, o "paradoxo quântico dos gêmeos": pode um relógio experimentar simultaneamente dois fluxos de tempo diferentes em um estado de superposição quântica, tornando-se ao mesmo tempo "mais jovem" e "mais velho"?

De acordo com uma teoria proposta há mais de uma década por Pikovski e seus colaboradores, tal situação é possível no quadro quântico. No entanto, até o momento, esse efeito extremamente sutil permaneceu difícil de ser observado experimentalmente.

O novo estudo mostra que, com o contínuo aumento da precisão dos relógios atômicos, esse efeito, antes apenas teórico, está gradualmente entrando no alcance detectável. Nos experimentos, os pesquisadores isolaram íons individuais (como íons de alumínio ou itérbio), resfriaram-nos até próximo do zero absoluto e usaram pulsos de laser para controlar precisamente seus estados quânticos. Os resultados indicam que, ao combinar a tecnologia de relógios atômicos com a informação quântica usada na computação quântica de íons aprisionados, é possível observar propriedades quânticas do tempo nunca antes detectadas.

Mesmo em condições de zero absoluto, flutuações quânticas ainda afetam a taxa de cronometragem dos relógios. Além disso, ao construir os chamados "estados comprimidos", manipulando diretamente o vácuo quântico, é possível criar correlações quânticas especiais entre a posição e a velocidade do relógio, induzindo fenômenos de superposição e emaranhamento na passagem do tempo. Isso significa que um relógio não só pode "acelerar" e "desacelerar" simultaneamente, mas também pode ficar emaranhado quanticamente com seu próprio movimento no "estado comprimido".