"Ação assustadora a  distância", o resumo de Einstein da física qua¢ntica, tem sido uma cra­tica a  meca¢nica qua¢ntica desde o surgimento do campo. Atéagora, as descrições departículas emaranhadas para explicar suas respostas aparentemente mais rápidas do que a luz, e atémesmo explicações para asmudanças de fase induzidas por um campo eletromagnético em regiaµes onde ézero - o efeito "Aharonov-Bohm" - trataram principalmente dessas preocupações . No entanto, as recentes demonstrações tea³ricas e experimentais de um protocolo de comunicação qua¢ntica "contrafactual" tem se mostrado difa­ceis de explicar em termos de causa e efeito fa­sicos. Nesse tipo de comunicação qua¢ntica, os observadores em ambos os lados de um "canal de transmissão" trocam informações sem que nenhuma parta­cula passe entre eles - realmente assustador.

Agora, Yakir Aharonov , professor da Universidade de Tel Aviv em Israel e da Universidade Chapman nos EUA, e Daniel Rohrlich , professor da Universidade Ben-Gurion de Negev em Israel, examinaram mais de perto este protocolo de comunicação qua¢ntica contrafactual em termos de propriedades departículas conservadas. Sua análise fornece uma explicação da comunicação qua¢ntica contrafactual que não invoca uma "ação fantasmaga³rica a  distância", mas, em vez disso, implica que a parta­cula e uma de suas propriedades conservadas - momento angular modular - se separam.

O protocolo de comunicação qua¢ntica contrafactual relatado em 2013 surgiu por meio de estudos teóricos de dois observadores - os bons e velhos Alice e Bob - ligando atravanãs departículas ao longo de um canal de transmissão, conforme relatado por Hatim Salih, Zheng Hong Li, Mohammad Al-Amri e Muhammad Suhail Zubairy (então no Centro Nacional de Matema¡tica e Fa­sica na Ara¡bia Saudita e na Texas A&M University nos EUA).

“Eles ficaram muito interessados ​​no fato de que essaspartículas massivas, que seriam sinais, poderiam ser interrompidas e bloqueadas”, explica Rohrlich. Em sua análise, Salih e co-autores mostraram que quando havia duas barreiras de bloqueio parcial no canal, Alice foi capaz de identificar se Bob fechou ou não sua extremidade do canal com um espelho refletor ou o deixou aberto, mesmo que o A função de onda, a  medida que evoluiu nas condições estabelecidas, não conseguiu entrar na extremidade do canal de Bob.

"Achamos extremamente interessante - a possibilidade de comunicação sem que nada se passe entre as duas pessoas que se comunicam", diz Aharonov. "E quera­amos ver se podemos entendaª-lo melhor."

Na verdade, Aharonov já tem um legado em interpretações de fena´menos qua¢nticos aparentemente estranhos, que remonta ao seu trabalho em 1959 para explicar o efeito Aharonov-Bohm, a s vezes referido como o efeito Ehrenberg-Siday-Aharanov-Bohm em reconhecimento a uma previsão tea³rica do efeito em 1949. Pesquisadores experimentais observaram uma mudança de fase empartículas carregadas perto de um campo eletromagnanãtico, embora o campo fosse zero em toda a regia£o ocupada pela função de onda da parta­cula.

 

"Normalmente, as pessoas pensam apenas na função de onda", diz Aharonov, referindo-se a s descrições comuns de superposição. "Eles pensam sobre isso matematicamente, mas não o conectam com uma quantidade conservada que éo momento modular." Ao analisar os efeitos qua¢nticos em termos de troca de uma varia¡vel conservada - o momento modular - Aharonov e Daniel Bohm foram capazes de explicar o efeito Aharonov-Bohm. Agora, ao lado de Rohrlich, ele começou a aplicar o mesmo tipo de análise ao protocolo de comunicação qua¢ntica contrafactual.

Rohrlich e Aharonov consideraram dois canais de transmissão paralelos - um com a extremidade de Bob fechada com um espelho e outro aberta. (Isso também equivale a um aºnico canal de transmissão onde o espelho de Bob estãoem uma superposição de estados aberto e fechado.) Eles então consideram uma função de onda inicial em uma superposição do estado no canal aberto mais o estado no canal fechado.

O problema surge porque, como Salih e os co-autores mostraram, a função de onda evolui de maneira diferente dependendo se a extremidade de Bob estãofechada ou não. Como resultado, depois de decorrido um certo período de tempo, a sobreposição seráo estado de um canal menos o estado do outro canal, mas isso equivale a uma fase diferente da função de onda inicial. Como o momento angular modular depende da fase, isso sugere que o momento angular modular da parta­cula mudou, embora a função de onda da parta­cula não pudesse ocupar a parte do canal onde Bob estãocom seu espelho aberto ou fechado.

"A única maneira de explicar como o momento angular mudou éque parte do momento angular da parta­cula saiu dele e foi para o outro lado", diz Aharonov. Como explicam ele e Rohrlich, parte do momento angular deixa a parta­cula, entra na regia£o do canal de transmissão que a função de onda da parta­cula não consegue, e aa­ éabsorvida pelo espelho de forma que o valor do momento angular modular na parta­cula éalterado. Eles também sugerem que resultados semelhantes podem resultar da consideração do momento angular de rotação e outras propriedades conservadas.

Aharonov e Rohrlich comparam o comportamento da parta­cula e seu momento angular modular ao sorridente gato de Cheshire em "As Aventuras de Alice no Paa­s das Maravilhas", que parece seguir em frente, deixando seu sorriso para trás. "Embora seja muito surpreendente que as propriedades possam deixar suaspartículas, não étão surpreendente como dizer que nada aconteceu e houve um efeito", diz Aharonov, comparando sua explicação com a ideia da parta­cula com suas propriedades não encontrando nada que possa mudar o momento angular modular , embora essa propriedade mude de qualquer maneira.

Como todos os novos conceitos, a explicação de Aharonov e Rohrlich também tem suas cra­ticas. Rohrlich destaca o ponto levantado por um dos revisores (ana´nimos) do artigo, que mesmo assim fez uma avaliação geral positiva do artigo. “Eles estavam dizendo, com humor: sim, evitamos um problema, mas nos metemos em outro”, diz Rohrlich. No entanto, ele acrescenta: "Se vocêestãofalando sobre um gato e seu sorriso, isso émuito estranho, mas éclaro, tudo isso tem que se traduzir de volta para aspartículas elementares, e se uma parta­cula elementar perder seu spin porque seu spin vai para outro lugar - talvez seja algo com o qual possamos nos acostumar. "