É possível extrair energia do nada?

“Você não pode extrair energia diretamente do vácuo porque não há nada lá para dar”, disse William Unruh , um físico teórico da Universidade da Colúmbia Britânica, descrevendo a maneira padrão de pensar.

Agora, no ano passado, os pesquisadores teletransportaram energia através de distâncias microscópicas em dois dispositivos quânticos separados, justificando a teoria de Hotta. A pesquisa deixa pouco espaço para dúvidas de que o teletransporte de energia é um fenômeno quântico genuíno.

O primeiro cético do teletransporte de energia quântica foi o próprio Hotta.

Em 2008, ele estava procurando uma maneira de medir a força de um elo peculiar da mecânica quântica conhecido como emaranhamento , onde dois ou mais objetos compartilham um estado quântico unificado que os faz se comportar de maneiras relacionadas mesmo quando separados por grandes distâncias. Uma característica definidora do emaranhamento é que você deve criá-lo de uma só vez. Você não pode projetar o comportamento relacionado mexendo com um objeto e outro independentemente, mesmo se ligar para um amigo no outro local e contar a ele o que você fez.

Neste artigo, é proposto um protocolo no qual a extração de energia de estados locais de vácuo é possível por usando informações de medição quântica para o estado de vácuo de campos quânticos. No protocolo, Alice, que permanece em um ponto espacial, excita o estado fundamental dos campos por uma medição local. Consequentemente, pacotes de ondas gerados pela medição de Alice propagam o vácuo ao infinito espacial. vamos assumir que Bob fica longe de Alice e falha em captar a energia de excitação quando os pacotes de ondas passam

Frente a ele. Em seguida, Alice anuncia seu resultado de medição local para Bob pela comunicação clássica. Prumo executa uma operação unitária local dependendo do resultado da medição. Neste processo, a energia positiva é liberada dos campos para o aparato de operação unitária de Bob. Nos sistemas de campo, os pacotes de ondas são gerado com energia negativa em torno da localização de Bob. Logo depois, os pacotes de ondas de energia negativa começam a perseguir os pacotes de ondas de energia positiva gerados por Alice e formam estados fracamente ligados.

Enquanto estudava buracos negros, Hotta passou a suspeitar que uma ocorrência exótica na teoria quântica – energia negativa – poderia ser a chave para medir o emaranhamento. Os buracos negros encolhem emitindo radiação emaranhada com seus interiores, um processo que também pode ser visto como o buraco negro engolindo pedaços de energia negativa. Hotta observou que a energia negativa e o emaranhamento pareciam estar intimamente relacionados. Para fortalecer seu caso, ele tentou provar que a energia negativa – como o emaranhamento – não poderia ser criada por meio de ações independentes em locais distintos.

Hotta descobriu, para sua surpresa, que uma simples sequência de eventos poderia, de fato, induzir o vácuo quântico a se tornar negativo – desistindo de energia que não parecia ter. “Primeiro pensei que estava errado”, disse ele, “então calculei novamente e verifiquei minha lógica. Mas não consegui encontrar nenhuma falha.”

O problema surge da natureza bizarra do vácuo quântico, que é um tipo peculiar de nada que chega perigosamente perto de se parecer com alguma coisa. O princípio da incerteza proíbe qualquer sistema quântico de se estabelecer em um estado perfeitamente silencioso de energia exatamente zero. Como resultado, mesmo o vácuo deve sempre crepitar com flutuações nos campos quânticos que o preenchem.

O principal entre os mandamentos de Hawking-Penrose é que a densidade de energia negativa é proibida. Mas enquanto ouvia a apresentação de Hotta, Martín-Martínez percebeu que mergulhar abaixo do estado fundamental cheirava um pouco como tornar a energia negativa . O conceito foi catnip para um fã das tecnologias de Star Trek , e ele mergulhou no trabalho de Hotta.

Alguns dias antes do Natal, Kazuki Ikeda , pesquisador de computação quântica da Stony Brook University, assistia a um vídeo no YouTube que mencionava a transferência de energia sem fio. Ele se perguntou se algo semelhante poderia ser feito mecanicamente quântico. Ele então se lembrou do trabalho de Hotta - Hotta havia sido um de seus professores quando ele era estudante na Universidade de Tohoku - e percebeu que poderia executar um protocolo de teletransporte de energia quântica na plataforma de computação quântica da IBM.

Nos dias seguintes, ele escreveu e executou remotamente esse programa. Os experimentos verificaram que o qubit Bob caiu abaixo de sua energia de estado fundamental. Em 7 de janeiro, ele publicou seus resultados em uma pré-impressão.

Quase 15 anos depois que Hotta descreveu o teletransporte de energia pela primeira vez, duas demonstrações simples com menos de um ano de intervalo provaram que era possível.

“Os trabalhos experimentais são bem feitos”, disse Lloyd. “Fiquei meio surpreso por ninguém ter feito isso antes.”

Fonte: https://www.quantamagazine.org/physicists-use-quantum-mechanics-to-pull-energy-out-of-nothing-20230222/

https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.78.045006