“Anyone who is not shocked by quantum theory has not understood it.”
A física quântica é o que eu chamo de uma “ciência existencial.” É uma ciência que nos coloca em contato direto com a estranheza e a grandiosidade do universo.
Também é uma “ciência útil.” Promete tecnologias que vão criar indústrias de bilhões, ou trilhões, de dólares.
Mas, é claro, é uma ciência mal compreendida. Menos de um centésimo de um por cento dos humanos consegue explicar o que é realmente o quântico ou para onde ele está indo. O objetivo deste curso é tornar você uma dessas pessoas.
O que significa “quântico”
Quântico significa “em partes.” Quando os cientistas começaram a trabalhar com coisas minúsculas como elétrons e fótons, observaram comportamentos pouco intuitivos, aos quais chamaram comportamentos “quânticos.” Esses comportamentos não se encaixavam no modelo de mundo que tínhamos aprendido.
Por exemplo, nosso modelo antigo diz que os objetos têm propriedades bem definidas, como a posição, e que podemos medir essa posição a qualquer momento. No entanto, descobrimos que os elétrons não se comportam assim. Eles agem como se não estivessem em um local fixo. Podem ter efeitos de longo alcance que provam que se comportam mais como uma nuvem do que como uma partícula. Os cientistas chamaram isso de superposição, porque é um conceito que vai além de uma “posição.”
Ao longo dos 50 anos seguintes, os cientistas incorporaram essas observações em um modelo do universo totalmente novo. Esse modelo é na verdade mais permissivo, então permite coisas que não considerávamos possíveis. Por exemplo, ele não exige que elétrons e fótons tenham uma localização, orientação ou velocidade definida.
Esse novo modelo acabou se revelando muito mais preciso do que o anterior.
Desde então, o quântico dominou a física. Na maior conferência de física do mundo, o APS Global Physics Summit de 2025, mais de 75% dos expositores estavam relacionados ao quântico.
O que o quântico viabiliza
Agora, os frutos de 100 anos de progresso em mecânica quântica estão começando a amadurecer. Novas tecnologias quânticas estão chegando ao mercado e podem quebrar muitas suposições que tínhamos sobre o mundo. Aqui vão alguns exemplos.
Diagnósticos melhores
Supúnhamos que havia um limite para o menor objeto que podíamos ver com luz comum. Ernst Abbe batizou isso de limite de difração. Para enxergar menor, tivemos que inventar os microscópios eletrônicos, e mesmo esses têm seus próprios limites.
Foram inventados novos microscópios quânticos capazes de quebrar o limite de difração. Esses microscópios usam propriedades quânticas da luz para enxergar objetos extremamente pequenos, do tamanho de vírus.
Computadores mais rápidos
Achávamos que existiam problemas que os computadores nunca conseguiriam resolver. Dois exemplos são:
- Quebrar senhas “RSA” de 2048 bits, que são usadas em toda a internet.
- Prever propriedades moleculares, o que permitiria projetar classes inteiramente novas de medicamentos.
Mas agora sabemos que ambos são possíveis. Obviamente, quebrar senhas não é um bom resultado para o mundo. Por isso precisamos ser muito cuidadosos e informados sobre essas tecnologias.
Comunicações seguras
Achávamos que, ao enviar informação pela internet, não havia como garantir que ninguém a tivesse copiado em segredo.
Mas agora sabemos que o quântico viabiliza as primeiras comunicações do mundo impossíveis de espionar.
Três conceitos fundamentais
O quântico tem apenas três conceitos fundamentais:
- Medição
- Superposição
- Emaranhamento
Nas guias a seguir, você vai aprender cada um desses conceitos fundamentais em profundidade.