Físicos questionaram um postulado de longa data da mecânica quântica: os números imaginários são realmente necessários? Uma equipe da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) revelou algo inesperado: a mecânica quântica pode ser descrita inteiramente por meio de números reais comuns. O estudo foi publicado na Physical Review Letters e recebeu o status de "Highlight" da Sociedade Americana de Física.
Durante décadas, a teoria baseou-se em números complexos, nos quais a parte real codifica a amplitude do estado quântico e a parte imaginária a sua fase. Acreditava-se que esses números peculiares — cujo quadrado resulta em um valor negativo — eram indispensáveis, pois sem eles seria impossível descrever fenômenos quânticos essenciais, da interferência ao emaranhamento. Em 2021, uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Marc-Olivier Renou publicou um trabalho na revista Nature provando que qualquer versão da mecânica quântica baseada apenas em números reais poderia ser refutada experimentalmente. O caso parecia encerrado com esse veredito definitivo.
No entanto, a professora Dagmar Bruß e seu doutorando Pedro Barrios Hita decidiram reavaliar um dos pressupostos fundamentais. Em vez de exigir uma identidade matemática total ao unir sistemas quânticos, eles adotaram uma abordagem diferente, fundamentada no sentido físico em vez de postulados formais: se uma operação afeta apenas um de dois subsistemas independentes, ela não deve ter um impacto mensurável no outro. Esse critério simples e lógico revelou-se decisivo para a pesquisa.
O resultado surpreendeu a própria equipe: surgiu uma família inteira de teorias quânticas formuladas exclusivamente com números reais que, simultaneamente, preveem exatamente os mesmos resultados da mecânica quântica padrão para qualquer experimento concebível.
"Ambas as estruturas oferecem previsões idênticas para todo e qualquer experimento imaginável", explicou a professora Bruß. "Isso implica que, dentro desta abordagem, os números imaginários não são fundamentalmente essenciais na mecânica quântica e podem, em tese, ser substituídos por formulações alternativas que utilizam apenas números reais."
Quais as implicações práticas disso — da computação quântica às comunicações seguras? A questão permanece em aberto, e os físicos experimentais estão apenas começando a explorar as consequências desta descoberta. Contudo, a simples existência desta formulação equivalente já transforma nossa compreensão sobre os alicerces matemáticos da teoria: afinal, o que parecia ser um traço intrínseco da realidade física pode ser apenas uma ferramenta de cálculo conveniente.
