A mecânica quântica é o ramo da física que explica como a matéria e a energia se comportam nos níveis atômico e subatômico. Desenvolvida no início de 1900 por pioneiros como Max Planck, Niels Bohr, Werner Heisenberg e Erwin Schrödinger, tornou-se uma das teorias científicas de maior sucesso já criadas.
A teoria descreve com precisão uma ampla gama de fenômenos microscópicos. Estes incluem o famoso experimento de fenda dupla, no qual as partículas também exibem comportamento semelhante a uma onda, e o tunelamento quântico, onde as partículas provavelmente passarão através de uma barreira mesmo que não tenham energia para superá-la no sentido clássico. Outros efeitos quânticos importantes, como o emaranhamento e a coerência, constituem agora a base de novas tecnologias, incluindo a computação quântica e a comunicação quântica.
Os números complexos são realmente importantes?
Durante décadas, a mecânica quântica baseou-se em números complexos que combinam um componente real com um componente imaginário. Na descrição matemática de um estado quântico, a parte real representa a amplitude e a parte imaginária representa a fase. Esta estrutura há muito é considerada necessária para descrever muitos processos quânticos.
Apesar disso, os físicos continuam a debater se os números complexos são realmente uma parte fundamental da natureza ou apenas uma ferramenta matemática conveniente. Esta questão leva naturalmente a outra: a mecânica quântica pode ser formulada usando apenas números reais?
Revisitando uma suposição quântica chave
Um estudo de 2021 concluiu que os números complexos são necessários de acordo com os postulados padrão da mecânica quântica (Renou et al., Nature 600, 625 (2021)). Os resultados dos experimentos também confirmaram esta conclusão.
Pesquisadores da Universidade Heinrich Heine Düsseldorf (HHU) e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR), liderados pelo professor Dr. Dagmar Brus e pelo estudante de doutorado Pedro Barrios Hita, decidiram dar uma nova olhada nas suposições por trás deste trabalho anterior.
Em um novo estudo publicado em Revisão de planilhas físicasdescobriram que um dos postulados utilizados na análise de 2021 era mais restritivo do que o necessário. Ao substituí-la por uma abordagem diferente, fisicamente motivada, para descrever como os sistemas quânticos se unem, eles identificaram uma família de teorias que podem ser totalmente expressas em termos de números reais, permanecendo experimentalmente indistinguíveis da mecânica quântica comum.
O professor Bruce disse: “Isso significa que ambas as estruturas fornecem as mesmas previsões para qualquer experimento possível. Portanto, dentro desta estrutura, os números imaginários não são fundamentalmente necessários na mecânica quântica e podem, em princípio, ser substituídos por formulações alternativas usando números reais.”
