Um fena´meno da meca¢nica qua¢ntica conhecido como superposição pode impactar a cronometragem em rela³gios de alta precisão, de acordo com um estudo tea³rico do Dartmouth College, Saint Anselm College e Santa Clara University.

A pesquisa que descreve o efeito mostra que a superposição - a capacidade de um a¡tomo de existir em mais de um estado ao mesmo tempo - leva a uma correção nos rela³gios ata´micos conhecida como "dilatação do tempo qua¢ntico".

A pesquisa, publicada na revista Nature Communications , leva em consideração os efeitos qua¢nticos além da teoria da relatividade de Albert Einstein para fazer uma nova previsão sobre a natureza do tempo.

"Sempre que desenvolvemos rela³gios melhores, aprendemos algo novo sobre o mundo", disse Alexander Smith, professor assistente de física no Saint Anselm College e professor assistente adjunto no Dartmouth College, que liderou a pesquisa como bolsista jaºnior no Dartmouth's Sociedade de Fellows. "A dilatação do tempo qua¢ntico éuma consequaªncia tanto da meca¢nica qua¢ntica quanto da relatividade de Einstein e, portanto, oferece uma nova possibilidade de testar a física fundamental em sua interseção."

No ini­cio dos anos 1900, Albert Einstein apresentou um quadro revoluciona¡rio de espaço e tempo, mostrando que o tempo experimentado por um rela³gio depende de quanto rápido ele estãose movendo - conforme a velocidade de um rela³gio aumenta, a taxa em que ele bate diminui. Este foi um afastamento radical da noção absoluta de tempo de Sir Isaac Newton.

A meca¢nica qua¢ntica, a teoria do movimento que governa o reino ata´mico, permite que um rela³gio se mova como se estivesse viajando simultaneamente em duas velocidades diferentes: uma "superposição" qua¢ntica de velocidades. O trabalho de pesquisa leva essa possibilidade em consideração e fornece uma teoria probabila­stica de cronometragem, que levou a  previsão da dilatação do tempo qua¢ntico.

Para desenvolver a nova teoria, a equipe combinou técnicas modernas da ciência da informação qua¢ntica com uma teoria desenvolvida na década de 1980 que explica como o tempo pode surgir de uma teoria qua¢ntica da gravidade.

"Os fa­sicos procuraram acomodar a natureza dina¢mica do tempo na teoria qua¢ntica por décadas", disse Mehdi Ahmadi, professor da Universidade de Santa Clara que écoautor do estudo. "Em nosso trabalho, prevemos correções para a dilatação relativa­stica do tempo que se originam do fato de que os rela³gios usados ​​para medir esse efeito são de meca¢nica qua¢ntica por natureza."

Da mesma forma que a datação por carbono se baseia em a¡tomos em decomposição para determinar a idade dos objetos orga¢nicos, o tempo de vida de um a¡tomo excitado atua como um rela³gio. Se esse a¡tomo se mover em uma superposição de velocidades diferentes, seu tempo de vida aumentara¡ ou diminuira¡, dependendo da natureza da superposição em relação a um a¡tomo que se move a uma velocidade definida.

A correção para o tempo de vida do a¡tomo étão pequena que seria impossí­vel medir em termos que fazm sentido na escala humana. Mas a capacidade de explicar esse efeito poderia permitir um teste de dilatação do tempo qua¢ntico usando os rela³gios ata´micos mais avana§ados.

Assim como a utilidade da meca¢nica qua¢ntica para imagens médicas, computação e microscopia pode ter sido difa­cil de prever quando essa teoria estava sendo desenvolvida no ini­cio dos anos 1900, émuito cedo para imaginar todas as implicações prática s da dilatação do tempo qua¢ntico.