Um estudo publicado recentemente na Nature Physics demonstra como computadores quânticos podem contribuir para a compreensão de um possível cenário para o fim do Universo. Apesar de ainda estarem em fase de desenvolvimento, esses dispositivos já mostram um grande potencial para solucionar questões que desafiam os modelos da física tradicional.
A pesquisa, liderada pelo professor Zlatko Papic, da Universidade de Leeds, no Reino Unido, utilizou um computador quântico com 5.564 qubits para simular um fenômeno conhecido como “falso decaimento do vácuo”. Esse processo ocorre quando um estado aparentemente estável do Universo colapsa, provocando transformações catastróficas na estrutura da realidade.
Na mecânica quântica, o vácuo verdadeiro representa o estado mais estável de um campo. No entanto, alguns estados são considerados metaestáveis—aparentemente estáveis, mas suscetíveis a um eventual decaimento para um nível de energia mais baixo. Caso isso ocorra com o campo de Higgs, por exemplo, poderia surgir uma bolha em expansão capaz de reconfigurar completamente as leis da física, levando à aniquilação de toda a realidade conhecida.
De acordo com Papic, em entrevista ao site IFLScience, o principal desafio era identificar um problema que os computadores quânticos pudessem resolver com sua capacidade atual. “Precisávamos de algo que fosse difícil para os computadores clássicos, mas ainda viável para os dispositivos quânticos em estágio inicial”, explicou.
Cenários para o Fim do Universo Devem Ser Reproduzidos em 3D
Para explicar o conceito, Papic comparou o falso decaimento do vácuo a um fenômeno observado na água super-resfriada. Quando a água é resfriada abaixo do ponto de congelamento sem se solidificar, um pequeno impacto pode desencadear sua cristalização instantânea. Da mesma forma, o falso vácuo pode parecer estável, mas um evento mínimo pode levar ao seu colapso. No entanto, a simulação revelou que o processo é mais complexo do que se imaginava, indicando a necessidade de modelos tridimensionais para uma compreensão mais profunda.
Os resultados revelaram que o decaimento do falso vácuo ocorre por meio da formação de bolhas de diferentes tamanhos, que interagem e colidem de maneiras inesperadas. “Não esperávamos que o processo fosse tão complexo”, explicou Papic. “O tamanho das bolhas influencia diretamente sua evolução e fusão, tornando o fenômeno muito mais dinâmico do que imaginávamos.”
O próximo passo da pesquisa é expandir o modelo para duas e três dimensões, um desafio que exigirá ainda mais poder computacional. Papic acredita que, no futuro, os computadores quânticos poderão ajudar a solucionar questões fundamentais que há décadas intrigam os físicos. “Agora temos uma oportunidade real de explorar problemas que, até então, só podíamos estudar por meio da teoria e cálculos em papel”, concluiu.
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