Não Localidade Quântica

Na física teórica, a não localidade quântica é o fenômeno no qual as estatísticas de medição de um sistema quântico multipartite não permitem uma interpretação baseada em variáveis ocultas locais. Em termos simples, isso significa que partículas que foram emaranhadas podem exibir correlações que não podem ser explicadas por qualquer influência local ou informação pré-determinada compartilhada entre elas, independentemente da distância que as separa.

Fundamentos e o Paradoxo EPR

O debate sobre a não localidade começou formalmente em 1935, quando Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen publicaram o chamado paradoxo EPR. Eles descreveram dois sistemas espacialmente separados que possuíam correlações perfeitas de posição e momento como consequência direta da teoria quântica. O objetivo de Einstein e seus colegas era utilizar o princípio clássico da localidade para argumentar que a função de onda quântica não era uma descrição completa da realidade, sugerindo a existência de "variáveis ocultas" que determinariam os resultados das medições.

Posteriormente, Erwin Schrödinger introduziu o termo emaranhamento (entanglement) para descrever essa conexão intrínseca entre partículas. Um aspecto crucial desse fenômeno é o que Schrödinger chamou de "direcionamento" (steering), onde a escolha da base de medição de um observador (como a Alice) afeta instantaneamente o estado do sistema do outro observador (como o Bob), embora isso não permita a transmissão de informação.

A Desigualdade de Bell e a Verificação Experimental

Durante décadas, a discussão permaneceu no campo filosófico até que John Bell, em 1964, propôs a desigualdade de Bell. Bell demonstrou matematicamente que nenhuma teoria de variáveis ocultas locais poderia reproduzir todas as previsões da mecânica quântica. Se as desigualdades de Bell fossem violadas em experimentos, a hipótese da localidade (a ideia de que objetos só são influenciados por seu entorno imediato) seria refutada.

Experimentos subsequentes, utilizando fótons emaranhados e medições de spin, confirmaram a violação das desigualdades de Bell, validando a não localidade quântica. Uma exceção teórica notável é a interpretação de muitos mundos, que evita a não localidade ao violar a premissa de que existe apenas um resultado único para cada medição.

Compatibilidade com a Relatividade Especial

Um ponto comum de confusão é a ideia de que a não localidade quântica permitiria a comunicação mais rápida que a luz (superluminal). No entanto, a teoria quântica proíbe a transmissão de informação útil através do emaranhamento sozinho. Embora a medição de uma partícula determine instantaneamente o estado da outra, o resultado da medição é aleatório. Para que Bob saiba o que a medição de Alice significa, ele precisa de informação enviada por canais clássicos (como rádio ou fibra óptica), que estão limitados pela velocidade da luz.

Portanto, a mecânica quântica é local no sentido estrito definido pela relatividade especial, e o termo "não localidade" é, por vezes, considerado um equívoco técnico, embora continue a ser a terminologia padrão para descrever a violação da localidade de Bell.