Cientistas mostraram pela primeira vez que a teletransporte era possível em 1993, quando uma equipe da IBM publicou um artigo na revista Physical Review Letters sobre o teletransporte de um estado quântico — em vez de apenas um objeto. Cinco anos depois, físicos do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e da Universidade de Gales, no Reino Unido, colocaram a teoria em prática, teletransportando um fóton (a partícula que transporta a luz) através de um metro de cabo coaxial, um tipo de linha de transmissão comumente usada para conectar sinais de satélite ou internet de banda larga.
Assim como carros voadores e viagens no tempo, essa habilidade de mover algo instantaneamente pelo espaço físico é extremamente atraente — mesmo que pareça impossível. No entanto, os cientistas estão convencidos de que um avanço na tecnologia de computação quântica pode tornar a teletransporte uma realidade.
Até agora, os experimentos mais avançados de teletransporte têm dependido de fótons, mas, tão recentemente quanto em 2020, cientistas descobriram que pode ser possível teletransportar elétrons, que conseguem manter seus estados quânticos por períodos mais longos.
Então, o transporte de matéria mais complexa será o próximo passo? Se pudermos mover partículas de luz e elétrons do Ponto A para o Ponto B instantaneamente, poderíamos teletransportar átomos inteiros, moléculas, células vivas e, eventualmente, algum corajoso voluntário humano? E talvez mais importante, mesmo que encontrássemos uma maneira de teletransportar humanos inteiros… deveríamos?
Afinal, não há garantia de que todas as partículas do seu corpo, uma vez reagrupadas no destino, formarão um “você” completamente intacto e fundamentalmente inalterado.
A computação quântica é baseada na ciência peculiar do emaranhamento quântico, que não tem relação com nossa experiência cotidiana de mecânica newtoniana, como massas, forças e seus efeitos relacionados. O emaranhamento pertence ao reino da mecânica quântica, onde matéria e energia em escala subatômica se comportam de maneiras extravagantes. O estado das propriedades físicas entre partículas emaranhadas — como posição, momento, spin ou polarização — é transferido de uma partícula para outra, aparentemente por mágica, independentemente da distância entre elas.
Esse princípio natural quase fantasmal tem uma aplicação muito empolgante no mundo real da computação quântica. Enquanto os computadores atuais são baseados em bits eletrônicos que têm um de dois estados (1 ou 0), a computação quântica funciona com qubits, ou bits quânticos, que podem existir em dois estados simultaneamente. Isso é chamado de superposição coerente.
Um qubit pode realizar dois cálculos ao mesmo tempo, simplesmente porque existe em ambos os estados de superposição. Ao conectar esses qubits usando o emaranhamento quântico, o poder de cálculo aumenta exponencialmente; os computadores quânticos de hoje conseguem lidar com cargas massivas de forma muito mais rápida. Como exemplo, um estudo de 2019 do Google mostrou que um cálculo específico poderia ser feito por um circuito quântico em cerca de 200 segundos, enquanto levaria 10.000 anos no supercomputador mais rápido existente.
Isso torna a computação quântica a única linha prática de pesquisa sobre emaranhamento até agora — e, por extensão, uma ferramenta para avançar na engenharia da teletransporte.
Entre os muitos avanços na tecnologia de teletransporte desde os anos 1990, cientistas da Universidade de Innsbruck, na Áustria, e do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA teletransportaram partículas usando emaranhamento quântico em 2002. Foi a primeira vez que o teletransporte foi realizado sem nenhuma conexão direta entre a partícula original e a final. Em 2016, físicos da Universidade de Calgary, no Canadá, teletransportaram uma partícula por seis quilômetros (ou pouco menos de quatro milhas) através dos cabos de fibra óptica da cidade. Um ano depois, cientistas na China teletransportaram um fóton da Terra para um satélite em órbita, a mais de 300 quilômetros de altura.
Talvez o marco mais crítico tenha ocorrido em 2012, quando pesquisadores da Universidade de Viena, na Áustria, e da Academia Austríaca de Ciências teletransportaram fótons entre duas massas de terra nas Ilhas Canárias, na Espanha — pelo ar livre. Em vez de transportar partículas por um cabo ou outro meio fixo, essa equipe eliminou a necessidade de tecnologia transportadora. Esse feito se aproxima mais da forma como imaginamos o teletransporte na ficção científica.
No entanto, os cientistas podem basear a ciência do teletransporte em uma força misteriosa que mantém os estados físicos de partículas distantes sincronizados. Isso permitiria que dois fótons formassem um único estado quântico, mesmo estando amplamente separados, explica o cosmólogo e físico teórico Paul Davies, Ph.D., diretor do Beyond Center for Fundamental Concepts in Science, da Universidade Estadual do Arizona.
“Isso significa que os resultados de medições realizadas independentemente em cada fóton estão correlacionados de uma maneira impossível para pares clássicos de objetos, como luvas para a mão esquerda e direita”, ele explica.
Imagine três partículas: A, B e C. Suponha que B e C estejam emaranhadas, e a Partícula A possua uma propriedade física — como movimento ou energia — que você deseja teletransportar para a Partícula C. Primeiro, você emaranha A com B e, em seguida, mede ambas. Depois, envia a medição para C e descobre que a propriedade estabelecida na Partícula A agora se aplica à Partícula C. Isso ocorreu sem que A e C estivessem em contato ou se afetassem diretamente. Em outras palavras, A foi “teletransportada” para C, indicando uma transferência de estados quânticos entre partículas. Einstein chamou esses efeitos, de forma célebre, de “ação fantasmagórica à distância”.
Até o momento, os cientistas não determinaram o mecanismo ideal para transmitir um estado quântico. Até agora, os pesquisadores usaram cabos coaxiais, cabos de fibra óptica e até experimentaram sem meio de transferência algum, como no experimento de 2012 nas Ilhas Canárias. Seria a melhor opção um pulso de luz ou talvez ondas de rádio? O teletransporte funcionaria apenas no vácuo do espaço?
Os pesquisadores acreditam que o segredo para a comunicação entre partículas emaranhadas pode estar na função de onda entre elas. Tais partículas têm fases, assim como uma onda no oceano, com amplitude, comprimento de onda e frequência.
Um efeito ainda mais estranho da informação quântica emaranhada, que os cientistas precisam superar, é que, quando o estado quântico é aplicado a uma partícula emaranhada, o estado quântico da partícula original é espontaneamente destruído. Davies explica que “o efeito é ‘colapsar’ irreversivelmente a função de onda em um resultado específico” a partir de um conjunto de probabilidades. “Há muitas respostas [para como resolver esse problema], mas nenhum consenso”, acrescenta.
Isso poderia significar que a cópia original do que foi transportado é realmente destruída? Essa questão ainda está em aberto e torna o teletransporte de humanos uma questão repleta de dilemas éticos.
Atualmente, aquele santo graal do teletransporte — transportar seres humanos inteiros de um lugar para outro — ainda não é possível. O corpo humano é composto por cerca de 10^27 átomos. Cada átomo é formado por elétrons, prótons e nêutrons. Cada uma dessas partículas subatômicas é composta por partes menores, como quarks ou múons, e todas possuem seus próprios estados quânticos. Imagine a quantidade colossal de estados quânticos que precisaríamos calcular para enviar todo o seu ser físico ao Ponto B e reassemblá-lo exatamente como estava no Ponto A.
Antes de entendermos o que a mecânica quântica é capaz de fazer, a maioria dos escritores de ficção científica da era atômica assumia que a matéria seria desintegrada, transportada para algum lugar e reconstituída. No entanto, o emaranhamento quântico nos mostrou que não estamos literalmente transportando a matéria em si — estamos transportando informações sobre aquilo que caracteriza um estado quântico, explica Davies.
E, como muitos cientistas (incluindo Davies) argumentam, é a informação — e não a matéria — que deveria definir a vida. Os átomos dentro de você são os mesmos que os de uma pedra ou de uma bola de borracha — a única diferença está no número e no arranjo das partículas, o que determina como elas interagem quimicamente.
Se algum dia superarmos o obstáculo do poder de processamento — algo que um salto na tecnologia de computação quântica poderia possibilitar —, o teletransporte de uma pessoa seria tão simples quanto fazer uma varredura quântica do corpo e enviá-la como um anexo de e-mail? O princípio da incerteza impede que conheçamos simultaneamente a velocidade e a posição de uma partícula, então, por mais cuidadosamente que você escaneie o estado quântico de cada partícula do seu corpo, nunca alcançará 100% de fidelidade.
O que esses erros de sinal poderiam significar para a cópia quântica? Talvez seu “eu” teletransportado chegue sem nenhum arranhão, apenas para descobrir, na próxima vez que você se sentar para jantar, que agora ama brócolis, embora antes o odiasse. Ou a perda de fidelidade no seu “eu” teletransportado poderia ser mais grave — a ponto de se tornar catastrófica durante a reconstrução do seu corpo.
Mesmo que consigamos superar todos esses desafios, devemos considerar uma questão filosófica: os átomos do seu corpo e todos os seus estados quânticos constituem o ser que você considera ser, bem, você?
O físico experimental e teórico John Clauser — que, junto com seus colegas, ganhou o Prêmio Nobel de Física de 2022 por seu trabalho sobre o emaranhamento quântico — tem uma visão sobre essa questão que pode fazer você refletir.
“Imagine que você seja informado de que, se entrar nesta caixa, cada átomo do seu corpo será desmontado, efetivamente deixando seu corpo totalmente destruído, matando você”, diz Clauser. “Além disso, você também é informado de que, depois disso, um replicante de você começa a andar por aí… assumindo sua vida como você a conhecia… você entraria nessa caixa? Eu certamente não entraria!”
