O Cosmos é um computador quântico?

A Física Moderna baseia-se em duas grandes teorias, ambas extremamente bem-sucedidas:

• Relatividade Geral, que descreve a gravitação como resultado da curvatura do espaço-tempo.
• Mecânica Quântica, que explica as estranhezas do mundo das partículas e campos de energia.

Essas duas formulações, contudo, são incompatíveis entre si. Quando tentamos conciliá-las, surgem paradoxos, motivo pelo qual há décadas busca-se uma teoria unificada que descreva as forças fundamentais da natureza.

Estudos liderados pelo físico austríaco Florian Neukart propuseram um modelo inovador de Universo, no qual o que rege a evolução cósmica não é a matéria nem a energia, mas sim a informação. Segundo os autores, esse paradigma pode resolver o dilema entre Relatividade e Mecânica Quântica.

O último artigo, publicado em junho de 2025 no repositório arXiv da Universidade de Cornell (ver referência ao final), descreve um modelo revolucionário de Universo com memória persistente, que se comporta como um computador quântico. Caso a teoria se confirme, ela poderá até inspirar tecnologias futuras, como computadores quânticos mais eficientes.

As escalas de Planck representam os menores limites de medida concebidos pela Física - comprimentos, tempos e massas abaixo dos quais as leis conhecidas deixam de fazer sentido.

A Mecânica Quântica sugere que o espaço-tempo é discreto, composto, em escalas próximas à de Planck, por minúsculas células cujos estados quânticos são afetados por eventos como o trânsito de partículas, interações gravitacionais e eletromagnéticas, entre outros.

Esses eventos deixam impressões quânticas nas células, que funcionam como unidades elementares de memória. O conjunto dessas unidades forma a Matriz de Memória Quântica (MMQ) do Universo.

Em termos técnicos, cada célula contém um poço de informação - um pequeno "recipiente"que armazena estados quânticos, comparável a um qubit (ou conjunto de qubits) de um computador quântico.

A informação se distribui na matriz principalmente por meio do emaranhamento quântico (quantum entanglement), o fenômeno no qual duas partículas compartilhando um mesmo estado quântico permanecem correlacionadas, de modo que a alteração de uma provoca instantaneamente a alteração da outra, independentemente da distância. É o que Einstein chamou de "ação fantasmagórica à distância".

Além disso, quando ocorre uma excitação dentro de um poço - um pulso que altera temporariamente seu estado -, gera-se um fluxo de informação em direção a outros poços. Não há fronteiras físicas entre eles; seus limites são definidos pela estrutura discreta da MMQ.

A figura a seguir representa uma malha de poços de informação na matriz. Podemos imaginá-la como um "tabuleiro" em que as casas (as células de Planck) contêm "copinhos" de informação quântica.

Considere uma situação extrema: segundo a Relatividade, tudo o que cai em um buraco negro desaparece para sempre; já a Mecânica Quântica afirma que nenhuma informação se perde. Esse é o célebre paradoxo da informação.

A teoria da MMQ oferece uma solução elegante. À medida que as partículas são atraídas para o interior de um buraco negro, elas deixam "marcas" nas células pelas quais passam. Assim, sua existência fica registrada na matriz por meio de um mecanismo chamado operador de impressão* (print operator).

Embora o exemplo envolva a gravidade, o modelo é unificador: as outras forças fundamentais - o eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca - também deixam impressões na MMQ.

Em laboratório, os cientistas simularam a matriz em um computador quântico, tratando os qubits como se fossem as células universais. Após introduzir uma série de eventos modificadores dos estados quânticos, conseguiram realizar o fluxo inverso — ou seja, recuperar o estado inicial de partes da malha com cerca de 90% de precisão. Isso demonstra a viabilidade lógica da MMQ e sugere que o Universo pode, de fato, possuir memória persistente.

A concepção das células do espaço-tempo como poços de informação levou os cientistas ao princípio da dualidade geometria-informação: a estrutura do Universo é determinada não apenas por sua massa e energia, mas também pela forma como a informação quântica se distribui nele.

O fluxo informacional na MMQ, principalmente através do emaranhamento, gera aglomerados de impressões quânticas que se comportam de modo análogo à matéria escura.

Por outro lado, quando um poço de informação atinge sua capacidade máxima, os resíduos excedentes escapam pelo campo quântico, compondo uma estrutura energética compatível com a constante cosmológica - associada à energia escura, responsável pela expansão acelerada do Universo.

Isso significa que esses dois enigmas cosmológicos podem ter origem comum na dinâmica informacional da MMQ.

Em nosso conteúdo sobre o destino do Universo, mencionamos o cenário do Big Bounce, que prevê ciclos contínuos de expansão e contração. A teoria da MMQ é compatível com essa visão.

Se o Universo possui uma memória finita, ela pode eventualmente se "encher", iniciando uma fase de contração (Big Crunch). Cada ciclo gera entropia, e, quando a contração atinge seu limite, ocorre um “rebote” (bounce) que dá início a nova expansão - um processo que se repete.

Alguns autores associados ao modelo estimam que o Universo possa ter passado por três ou quatro ciclos até agora e que a era atual tenha cerca de 62 bilhões de anos, considerando todos os ciclos anteriores - embora esses números ainda sejam especulativos.

A hipótese de um Universo que opera como um computador quântico não é nova, mas os estudos recentes de Neukart e colaboradores introduzem uma base matemática sólida e simulações experimentais concretas.

Mesmo que a teoria da MMQ venha a ser modificada ou refutada por novas descobertas, os resultados obtidos até agora reforçam uma ideia fascinante: o Universo é muito mais do que matéria e energia - ele é, em essência, informação em evolução.