Físicos da Universidade de Viena conduziram um experimento que demonstra uma superposição de diferentes ordens temporais em eventos quânticos, utilizando fótons entrelaçados e um equivalente à desigualdade de Bell. Os resultados divergem significativamente das expectativas clássicas, sugerindo que a ordem causal indefinida é uma característica quântica fundamental. No entanto, diversas lacunas experimentais permanecem abertas.
Pesquisadores da Universidade de Viena desenvolveram um experimento para testar se a mecânica quântica permite superposições de ordens causais, onde a sequência de eventos — A antes de B ou B antes de A — torna-se probabilística em vez de definida. A configuração envolve pares de fótons entrelaçados. Um fóton passa por um dispositivo que aplica duas manipulações em uma sequência determinada por sua polarização: ou a operação A seguida por B, ou vice-versa. O caminho do fóton é então medido, enquanto a medição da polarização do segundo fóton revela qual ordem o primeiro fóton experimentou. A equipe adaptou as desigualdades de Bell — uma ferramenta tradicionalmente usada para investigar o entrelaçamento quântico — para cenários de ordem causal indefinida. Suas medições mostraram correlações 18 desvios padrão além do que o teorema de Bell prevê sob teorias clássicas de variáveis ocultas, fornecendo fortes evidências de que a superposição da ordem temporal é inerente à mecânica quântica. Apesar do resultado promissor, o experimento apresenta limitações semelhantes aos primeiros testes de entrelaçamento. Apenas cerca de 1 por cento dos fótons de entrada são detectados devido a perdas, o que poderia permitir que variáveis ocultas sobrevivam caso as perdas favoreçam certos subconjuntos. A configuração também carece de separação espacial suficiente para excluir influências abaixo da velocidade da luz, além de outras questões específicas para testes de ordem causal indefinida. Os pesquisadores acreditam que refinamentos futuros podem fechar essas lacunas, baseando-se em precedentes da pesquisa sobre entrelaçamento que receberam reconhecimento do Nobel. Os autores destacam o potencial prático: 'O [dispositivo usado neste trabalho] também pode ser interessante para aplicações, pois foi demonstrado que ele pode superar processos causalmente ordenados em uma ampla variedade de tarefas, como discriminação de canais, problemas de promessa, complexidade de comunicação, mitigação de ruído, diversas aplicações termodinâmicas, metrologia quântica, distribuição de chaves quânticas, geração de entrelaçamento e destilação, entre outras.' As descobertas foram publicadas na PRX Quantum.