Dois jogos perdedores podem somar um jogo vencedor, de acordo com um conceito chamado paradoxo de Parrondo.
Agora, os físicos mostraram que esse paradoxo também existe no campo da mecânica quântica, as regras que governam as partículas subatômicas. E isso pode levar a algoritmos mais rápidos para futuros computadores quânticos.
O físico Juan Parrondo descreveu o paradoxo pela primeira vez em 1997 para explicar como a aleatoriedade pode acionar catracas - engrenagens dentadas assimétricas que permitem movimento em uma direção, mas não na outra. O paradoxo é relevante em física, biologia e até economia e finanças.
Um exemplo simples do paradoxo de Parrondo pode ser ilustrado com um jogo de lançamento de moedas. Digamos que você apostou um dólar ao lançar uma moeda ponderada, o que lhe dá um pouco menos de 50% de chance de adivinhar o lado certo. A longo prazo, você perderia.
Agora jogue um segundo jogo. Se o número de dólares que você possui é múltiplo de 3, você joga uma moeda com uma chance ligeiramente menor que 10% de ganhar. Portanto, nove em cada dez desses flips perderiam. Caso contrário, você poderá jogar uma moeda com menos de 75% de chance de ganhar, o que significa que você ganhará três em cada quatro desses flips. Acontece que, como no primeiro jogo, você perderia com o tempo.
Mas se você jogar esses dois jogos um após o outro em uma sequência aleatória, suas chances gerais aumentam. Jogue vezes suficientes e você realmente ficará mais rico.
"O paradoxo de Parrondo explica muitas coisas no mundo clássico", disse o co-autor do estudo Colin Benjamin, físico do Instituto Nacional de Educação Científica e Pesquisa da Índia (NISER). Mas "podemos vê-lo no mundo quântico?"
Na biologia, por exemplo, a catraca quântica descreve como os íons, moléculas ou átomos carregados, passam através das membranas celulares. Para entender esse comportamento, os pesquisadores podem usar modelos simples e fáceis de simular, baseados em versões quânticas do paradoxo de Parrondo, disse David Meyer, matemático da Universidade da Califórnia, em San Diego, que não participou da pesquisa.
Uma maneira de modelar a sequência aleatória de jogos que dá origem ao paradoxo é com uma caminhada aleatória, que descreve o comportamento aleatório, como o movimento de partículas microscópicas agitadas ou o caminho tortuoso de um fóton quando emerge do núcleo do sol.
Você pode pensar em uma caminhada aleatória como usar um flip de moeda para determinar se você pisa para a esquerda ou direita. Com o tempo, você pode acabar mais à esquerda ou à direita de onde começou. No caso do paradoxo de Parrondo, pisar para a esquerda ou para a direita representa jogar o primeiro ou o segundo jogo.
Para uma caminhada aleatória quântica, você pode determinar a sequência de jogabilidade com uma moeda quântica, que fornece não apenas cara ou coroa, mas também as duas ao mesmo tempo.
Acontece, no entanto, que uma única moeda quântica de dois lados não dá origem ao paradoxo de Parrondo. Benjamin disse que você precisa de duas moedas quânticas, como ele e Jishnu Rajendran, ex-aluno da NISER, mostraram em um trabalho teórico publicado em fevereiro de 2018 na revista Royal Society Open Science.. Com duas moedas, você pisa para a esquerda ou direita apenas quando ambos mostram cara ou coroa. Se cada moeda mostra o oposto, você espera até o próximo lançamento.
Mais recentemente, em uma análise publicada em junho na revista Europhysics Letters, os pesquisadores mostraram que o paradoxo também surge quando uma única moeda quântica é usada - mas somente se você permitir que ela caia do seu lado. (Se a moeda cair do seu lado, você esperará outro lançamento.)
Usando essas duas maneiras de gerar caminhadas aleatórias quânticas, os pesquisadores descobriram jogos que levaram ao paradoxo de Parrondo - uma prova de princípio de que uma versão quântica do paradoxo realmente existe, disse Benjamin.
O paradoxo também tem comportamentos semelhantes aos dos algoritmos de busca quântica projetados para os computadores quânticos de amanhã, que poderiam enfrentar cálculos impossíveis para computadores normais, dizem os físicos. Depois de fazer uma caminhada aleatória quântica, você tem uma chance muito maior de terminar longe do seu ponto de partida do que se você fizesse uma caminhada aleatória clássica. Dessa forma, as caminhadas quânticas se dispersam mais rapidamente, potencialmente levando a algoritmos de busca mais rápidos, disseram os pesquisadores.
"Se você criar um algoritmo que funcione segundo um princípio quântico ou caminhada aleatória, levará muito menos tempo para executar", disse Benjamin.
Nota do Editor: Esta história foi atualizada para esclarecer que Jishnu Rajendran não é mais um estudante de graduação da NISER.
