Com todos os computadores quânticos que supostamente já existem, por que ninguém ainda repetiu o experimento quântico de Zeno de Kwiat et al. de 1999 com um qubit em vez de um objeto opaco?
Por que não usar um portão de fase condicional (ou leitura dispersiva)? Ao trocar um objeto opaco (que bloqueia/absorve) por um objeto birrefringente (que altera a fase), poderíamos passar de um "teste de sobrevivência" (Zenômeno) para um "teste de interferência", que é muito mais robusto contra a decoerência. 1. O Ponto de Virada: Da "Parede" à "Lente" No experimento original de Kwiat/Zeno, a "Bomba" (Observador $P$) atua como uma Parede: O mecanismo: Ele bloqueia o fóton (absorção) ou o deixa passar. O problema: Para provar que o objeto está em superposição, é necessário que o fóton sobreviva a uma "zona de perigo" muitas vezes ($N \to \infty$). Qualquer imperfeição leva à perda, o que simula um colapso. Por que não substituir a "Bomba" por uma Lente Birrefringente? Mecanismo: O objeto permite a passagem do fóton em ambos os estados, mas "marca" o fóton com uma mudança de fase ou rotação de polarização específica, dependendo do estado do objeto. Se o objeto for $|\uparrow\rangle$: o fóton passa com fase $+\phi$. Se o objeto for $|\downarrow\rangle$: o fóton passa com fase $-\phi$. Resultado: O fóton nunca é bloqueado. Ele sempre passa, e o sistema fica emaranhado em vez de congelado. 2. Superando os Desafios da Engenharia A. Resolvendo "N baixo" (A solução de execução única) O efeito Zeno requer $N \approx 20-100$ ciclos para "congelar" o estado. Em uma configuração birrefringente, você precisa apenas de $N=1$ (uma única passagem). Você não precisa congelar a evolução do objeto; basta correlacionar-se com ela. Contanto que o fóton interaja apenas uma vez, ele carrega a informação de fase. Isso reduz o tempo do experimento de microssegundos para nanossegundos, superando o "relógio de decoerência". B. Resolvendo o problema de "baixa interação" (medições fracas) No experimento de Zenão, se a "bomba" for apenas 50% opaca, o experimento falha. Neste experimento, se a interação for fraca (por exemplo, a mudança de fase for pequena, digamos 10°), ainda pode funcionar. Interferometria: Mistura-se o fóton emitido com um feixe de referência. Mesmo uma pequena mudança de fase cria uma alteração detectável no padrão de interferência. Valores fracos: Ao repetir o experimento várias vezes, é possível distinguir estatisticamente o padrão de interferência de uma superposição do padrão de uma mistura clássica, mesmo com interações fracas. C. Resolvendo "Eta baixo" (A estratégia de anunciação) Esta é a parte mais crítica. Podemos recuperar informações "com alta confiança... apesar do detector ter disparado"? A solução: Utilizamos o método Heralding (Pós-Seleção). Posicionamos detectores no final do caminho e analisamos os dados apenas nos pontos onde os detectores efetivamente clicam. Resultado: Se os fótons sobreviventes apresentarem franjas de interferência correlacionadas com o qubit, comprovamos que — para esses eventos específicos — a superposição permaneceu intacta. A ressalva: Isso pode satisfazer muitos. Mas não "justificaria completamente" o RQM contra um irredutível. Um cético ainda poderia argumentar sobre a brecha na detecção: "O colapso ACONTECEU! Aconteceu nos 50% dos fótons que foram perdidos (baixo Eta). Você está me mostrando apenas os sobreviventes." Para fechar completamente essa brecha, ainda precisaríamos de alta eficiência (η > 82%), mas a configuração birrefringente tem muito mais probabilidade de atingir esse objetivo do que a configuração Zeno, porque passar a luz através de um cristal transparente é inerentemente menos prejudicial do que refletir a luz em espelhos. 3. Configuração Experimental Específica Para concretizar o conceito, não usaríamos "polarizadores" no sentido clássico. Usaríamos a Eletrodinâmica Quântica de Circuitos (QED de Circuitos, ou Qubits Supercondutores), que é a principal candidata para esse tipo de "Superposição Mesoscópica". A configuração: Observador ($P$): Um qubit Transmon (um átomo artificial visível a olho nu) dentro de uma cavidade de micro-ondas. Preparamos isso em uma superposição: $\frac{1}{\sqrt{2}}(|g\rangle + |e\rangle)$. Sistema ($S$): Um pulso de fótons de micro-ondas. Birrefringência (Deslocamento Dispersivo): Ajustamos a cavidade para o Regime Dispersivo. Se o qubit for $|g\rangle$, a cavidade efetivamente terá "Índice de Refração A". Se o qubit for $|e\rangle$, a cavidade tem "Índice de Refração B". Detectores: Correção crucial: você mencionou posicionar os detectores "na posição do objeto". Isso destruiria a superposição. Em vez disso, posicionamos os detectores após a cavidade. Medimos a fase do fóton refletido (Detecção Homodínea) e, em seguida, medimos o estado do qubit. A Vindicação: Buscamos correlações de Bell entre a fase do fóton e o estado do qubit. Se observarmos essas correlações, teremos comprovado que o qubit não "colapsou" para um estado clássico quando atingido pelo fóton; em vez disso, entrou em uma superposição emaranhada com o fóton. Este experimento é tecnicamente viável hoje em dia e é o candidato mais forte para o "experimento sofisticado" que Rovelli imaginou.