No final do século 19, diversos fenômenos observados em laboratório, como o comportamento da radiação emitida por corpos aquecidos, não podiam ser explicados pelas leis da física clássica. Um exemplo importante era a radiação de corpo negro, cuja distribuição de energia variava conforme a temperatura e a frequência da luz. A teoria clássica falhava especialmente em altas frequências, o que levou o físico alemão Max Planck, em 1900, a propor que a energia não era emitida de forma contínua, mas sim em pacotes discretos chamados “quanta”, cada um proporcional à frequência da radiação. Esse foi o ponto de partida para a física quântica, uma revolução que mudaria radicalmente a compreensão da matéria e da energia. Isso é o que discute artigo da nova edição da revista Ciência & Cultura, que tem como tema o Ano Internacional da Ciência e Tecnologias Quânticas.
Na década de 1920, o desenvolvimento da mecânica quântica acelerou-se com contribuições de vários cientistas. Werner Heisenberg rompeu com o conceito de órbitas eletrônicas, propondo uma teoria baseada apenas em quantidades observáveis. Logo depois, Erwin Schrödinger apresentou sua “mecânica ondulatória”, baseada em equações diferenciais, mais acessíveis à comunidade científica. Schrödinger usou ideias de Louis de Broglie, que havia proposto o comportamento ondulatório da matéria. A equivalência entre os modelos de Heisenberg e Schrödinger foi matematicamente demonstrada por John von Neumann, em 1929, consolidando a estrutura da mecânica quântica moderna.
Apesar do sucesso matemático, restava entender o significado físico das ondas quânticas. Max Born sugeriu, em 1926, que o quadrado da função de onda de Schrödinger representava uma densidade de probabilidade, e não uma onda física real. No entanto, a interpretação probabilística permitiu compatibilizar a dualidade partícula-onda da luz e da matéria, como demonstrado em experimentos como o das franjas de interferência.
Ao longo do século 20, novas tecnologias permitiram o controle individual de átomos e fótons. Laboratórios como o de Serge Haroche, em Paris, e o de David Wineland, nos EUA, demonstraram interações fundamentais que abririam caminho para o desenvolvimento de computadores quânticos. Essa nova etapa da física, chamada de “segunda revolução quântica”, baseia-se no domínio de fenômenos como o emaranhamento e a manipulação de informação quântica. “A compreensão do fenômeno do emaranhamento evolui do assombramento para sua utilização nas novas tecnologias quânticas que aparecem no século 21”, explica Luiz Davidovich, físico e professor emérito da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). O Brasil se inseriu nesse cenário com grupos de pesquisa ativos e colaborativos, estimulados por programas nacionais como o Instituto do Milênio e o INCT de Informação Quântica.
Desde o início dos anos 2000, o Brasil tem fortalecido sua presença na pesquisa quântica por meio de cooperação entre universidades, centros de pesquisa e programas de fomento. O INCT-IQ, que reúne mais de 120 pesquisadores de 26 instituições, foi essencial na formação de centenas de mestres e doutores e na publicação de trabalhos em revistas internacionais de destaque. Startups nacionais têm surgido na área, e novas políticas públicas, como o grupo de trabalho do MCTI e o programa QuTIa da Fapesp, apontam para um futuro de maior protagonismo brasileiro em ciência e inovação. Esse movimento é estratégico para o desenvolvimento de dispositivos quânticos nacionais, diante das crescentes barreiras internacionais nesse campo. “Iniciativas como essas são fundamentais para fortalecer o protagonismo do Brasil em ciência e tecnologias quânticas, acrescentando à pesquisa básica de excelente nível”, conclui Luiz Davidovich.
Leia o artigo completo:
https://revistacienciaecultura.org.br/?artigos=2025-o-ano-quantico
Ciência & Cultura