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O efeito borboleta é uma daquelas teorias científicas que caem na graça das pessoas. Embora seja bastante mal interpretado, todos o conhecem, graças à série de filmes que leva o mesmo nome. O efeito borboleta faz parte do campo de estudo da Teoria do Caos, uma teoria matemática que estuda sistemas dinâmicos complexos (ou seja, sistemas que não estão parados). 

A exemplificação mais famosa deste efeito é uma frase originada a partir do título de uma palestra de Edward Lorenz, de 1972. Originalmente em inglês, no português o título da palestra é: O bater das asas de uma borboleta no Brasil pode provocar um tornado? no Texas?’. Lorenz foi um dos pioneiros do estudo da teoria do caos aplicado à meteorologia. Os movimentos atmosféricos podem parecer aleatórios, mas há um nível de determinismo, e é extremamente difícil de se calcular, e seus trabalhos no MIT visavam a previsão  do tempo e traçar modelos climáticos.

O efeito borboleta não diz que o vento gerado por uma borboleta no Brasil seria amplificado por outros fenômenos e, conforme caminha, torna-se um tornado até chegar o Texas. Na verdade, é apenas uma exemplificação para dizer que acontecimentos aparentemente não correlacionados podem ser dependentes um do outro. Você pode já ter sonhado em voltar ao tempo e matar um grande ditador, como o Hitler. Mas quem garante que o mundo seria melhor?

A alteração da linha temporal pelo efeito borboleta é uma das principais preocupações das viagens do tempo. Dois bons filmes para se entender essa ideia são os três filmes ‘De Volta para o Futuro’ e o aclamado filme ‘Mr Nobody’. Pequenas interações no passado podem gerar grande alterações no futuro.

Pois bem. Já falamos aqui no Ciencianautas sobre a estranha Física Quântica. Esse é um mundo totalmente diferente, ditado por outras regras, e onde a lógica convencional não funciona. Nada que acontece realmente acontece, e o reino quântico, ou seja, o mundo das coisas menores do que um átomo, é um mundo regido, em suma, por probabilidades. 

Recentemente, uma dupla de pesquisadores, Bin Yan e Nikolai A. Sinitsyn, ambos do Los Alamos National Laboratory, publicaram um estudo no periódico Physical Review Letters onde descrevem um experimento que fizeram para testar se o efeito borboleta poderia ocorrer na física quântica. Uma das implicações, caso ele pudesse ocorrer, seria a perda de informações caso um observador interceptasse um bit quântico (qubit) em um computador quântico antes do observador final. 

Para o experimento, os pesquisadores colocaram partículas no estado de superposição quântica. Esse é o estado em que não sabemos exatamente como está a partícula. Vamos exemplificar com um elétron. Em computadores convencionais, transmitimos informações com 0 e 1, ou seja, código binário. No computador quântico, o bit é o qubit.

Um elétron possui “algo” chamado de spin, que pode ser medido de forma binária: dizemos que o spin aponta para cima ou para baixo. Essa dualidade pode representar o zero e o um, permitindo a transmissão de informações assim. A superposição quântica seria o estado que não sabemos como está a partícula, portanto, o spin está para cima e para baixo ao mesmo tempo. Nesse caso, há probabilidades de ele estar em cada um dos casos.

(Créditos da imagem: Ciencianautas).

Quando um observador olha para a partícula, ela “se decide”, e fica com apenas um spin. A ideia dos pesquisadore era ver se alguém tirasse a partícula da superposição quântica no passado, causaria uma alteração na informação que a partícula carregava, pelo efeito borboleta. Para isso, eles utilizaram um computador quântico da IBM.

“Em um computador quântico, não há problema em simular a evolução oposta no tempo, ou simular a execução de um processo no passado”, disse Sinitsyn em um comunicado do Los Alamos National Laboratory.

Eles puderam fazer com que, virtualmente, essas partículas voltassem no tempo. No passado, eles Bob, um personagem que representa um intruso, retira esse estado de superposição para poder ver o que havia ali, perturbando a partícula que quebrando as correlações quânticas momentaneamente. Quando as partículas voltaram ao presente, não foram muito afetadas. Ou seja, de alguma forma, partículas quânticas possuem uma correlação que não pode ser afetada, por algum motivo que não compreendemos. No campo teórico, isso ainda era muito debatido. O experimento deve trazer luz às repostas.

“Descobrimos que, mesmo que um invasor realize medições que danifiquem o estado no estado fortemente emaranhado, ainda podemos recuperar facilmente as informações úteis, porque esse dano não é ampliado por um processo de decodificação. Isso justifica conversas sobre a criação de hardware quântico que será usado para ocultar informações”, disse Yan no comunicado.

Referências: 

  1. Los Alamos National Laboratory. “Simulating quantum ‘time travel’ disproves butterfly effect in quantum realm”. Acesso em: 02 ago. 2020.
  2. The Washington Post. “The butterfly effect is not what you think it is”. Acesso em: 02 ago. 2020.
  3. YAN, Bin; SINITSYN, Nikolai. “Recovery of Damaged Information and the Out-of-Time-Ordered Correlators”; Physical Review Letters. Acesso em: 02 ago. 2020.