Sobreposição e emaranhamento

Se você já leu que “a partícula está em dois lugares ao mesmo tempo” e que “duas partículas emaranhadas se comunicam instantaneamente”, leu duas frases imprecisas sobre dois fenômenos diferentes. Vale desfazer as duas.

Superposição: um sistema

Superposição é uma propriedade de um sistema. O estado dele é uma soma de estados possíveis, cada um com sua amplitude.

A tradução honesta de “está em dois lugares ao mesmo tempo” é: o estado é uma soma de amplitudes correspondentes a posições diferentes, e nenhuma delas é o valor que o sistema “tem”. Menos espetacular, muito mais fiel.

E não é figura de linguagem: a soma tem consequência mensurável. As amplitudes podem se cancelar. É isso que produz padrões de interferência, e é isso que não existe em uma mistura estatística comum.

Emaranhamento: dois sistemas

Emaranhamento é uma propriedade de um par (ou mais). O estado conjunto existe, mas não se separa: não há um estado para a partícula A e outro para a B.

|Ψ⟩ ≠ |ψ_A⟩ ⊗ |ψ_B⟩

Consequência: medir A determina o que uma medida em B vai dar, por longe que B esteja. Foi o que Einstein, Podolsky e Rosen apontaram em 1935 — e o que Einstein chamou de “ação fantasmagórica à distância”.

Por que não é comunicação

Este é o ponto que mais se distorce, então convém ser preciso.

Quem mede A obtém um resultado aleatório. Não escolhe. E como não escolhe, não pode codificar mensagem nenhuma. Quem está com B, olhando só para B, vê uma sequência de resultados aleatórios — indistinguível de ruído, com ou sem alguém medindo A do outro lado.

A correlação só aparece quando as duas listas de resultados são comparadas. E comparar exige um canal comum, que viaja no máximo à velocidade da luz.

Nada é transmitido no emaranhamento. O que existe é uma correlação mais forte do que qualquer mecanismo clássico consegue produzir — e provar isso exigiu um teorema, que é o assunto da próxima aula.

Para fixar

• Superposição: um sistema, amplitudes somadas, interferência possível
• Emaranhamento: dois sistemas, estado conjunto que não se fatora
• O resultado de cada medida é aleatório, então não há mensagem a enviar
• A correlação só se revela na comparação, e comparar respeita a velocidade da luz