Olival Freire Junior • Ileana M. Greca
Introdução
A pujança do campo de pesquisa, quiçá uma disciplina, denominado de Informação Quântica sugere uma íntima conexão entre o conceito de informação e a Teoria Quântica. Essa conexão, contudo, envolve nuances cuja análise é o objeto do pre- sente trabalho. De fato, veremos que uma delas é a possibilidade de exploração de propriedades estritamente quânticas, em especial o emaranhamento, para fins de computação, seja para criptografia seja para processamento bem mais veloz do que os que podem ser concebidos na computação usual. Nessa nuance, certa- mente a dominante no que se denomina de Informação Quântica, o conceito de informação deve ser compreendido como associado ao procedimento de cálculo do conteúdo informacional dos estados quânticos, de onde a expressão qubit por analogia ao conhecido bit. Enquanto uma unidade de informação é carregada pelo bit por meio de um circuito que está ligado ou desligado, um qubit a carrega no es- tado quanto-mecânico de dois níveis, a exemplo daquele associado à polarização de um fóton, com o estado descrito pela superposição de autoestados associados à polarização vertical e à horizontal.
Nessa linha, os pesquisadores da Informação Quântica usam tipicamente a Teoria da Informação de Shannon com a mesma propriedade com que a Ciência
1 Este capítulo é uma versão revisada do artigo de mesmo título publicado em Scientiæ Studia, v. 11, n. 1, p. 11-33, 2013.
da Informação e a Engenharia de Telecomunicações usam essa mesma teoria para analisar os atuais dispositivos de processamento, armazenamento e transmissão de informações. Uma segunda nuance sugere, contudo, que informação seria o próprio objeto da Teoria Quântica. Nessa direção, por se tratar da interpretação do formalismo da Teoria Quântica, bem como da definição de seu objeto, estamos lidando com o campo de Fundamentos da Teoria Quântica. Nesse sentido, a dis- cussão sobre o significado da informação no campo da Informação Quântica não é independente dos debates sobre a interpretação da própria Teoria Quântica. Ademais, como argumentado por Caslav Brukner e Anton Zeilinger (2001), físi- cos que tem trabalhado nesta segunda direção, a teoria da informação de Shannon se revelaria inadequada ao objetivo de compreender a Quântica como uma teoria cujo objeto seria a informação.
A possibilidade de conexão entre informação e o objeto da Teoria Quântica não é nova, remontando aos debates, especialmente entre Einstein e Bohr, que se seguiram à criação da teoria no final da década de 1920. Aqueles familiarizados com os debates sobre a interpretação da Teoria Quântica re- conhecerão nas expressões interpretação epistêmica e interpretação onto- lógica o prenúncio dos problemas atuais. Contudo, foi a criação do campo de Informação Quântica em meados da década de 1990 que alterou dramatica- mente os termos dos debates sobre essa conexão. Curioso notar que esse cam- po emergiu como uma mescla entre cientistas e engenheiros ligados à Ciência da Informação e a problemas dessa área, por um lado, e cientistas ligados ao campo de Fundamentos da Teoria Quântica, por outro. Essa mescla aparece tanto na lista dos principais resultados que constituíram esse campo como na configuração dos espaços institucionais, eventos e revistas, nos quais este campo se desenvolveu. A sabedoria comum nesse campo, no que diz respeito ao estatuto da informação, divide-se em duas grandes áreas, não excludentes entre si. Há os que são movidos pela possibilidade de uso da Teoria Quântica em um novo campo, o da computação, independente de maior ou menos escla- recimento de seus fundamentos, aqui incluído o conceito de informação. Esses assemelham-se a boa parte da geração que sucedeu os criadores da Teoria Quântica, a qual lançou-se na aventura das aplicações da nova teoria científica, sem maiores preocupações com o bom fundamento de suas bases. Outros con- sideram que estamos diante de um grande problema conceitual sem resposta satisfatória no momento, enquanto que alguns, dentre os que reconhecem a
magnitude do problema, têm avançado formulações com a pretensão de so- lução do problema. Mais recentemente, novos desenvolvimentos no campo de Fundamentos da Teoria Quântica, como o teorema publicado em 2012 por Matthew F. Pusey, Jonathan Barrett e Terry Rudolph (conhecido como teorema PBR) têm reaquecido tanto o debate sobre interpretações da Teoria Quântica quanto o estatuto do conceito de informação no âmbito desta teoria. Esse últi- mo problema, foco do nosso interesse neste trabalho, revela-se, portanto cen- tral em uma fronteira do conhecimento que mobiliza tanto desenvolvimentos científicos teóricos e experimentais, incluindo potencialidades tecnológicas, quanto aspectos conceituais e filosóficos, renovando aquilo que o físico e filó- sofo Abner Shimony uma vez denominou de metafísica experimental.
Este capítulo tem, face a esse quadro, pretensões mais que modestas. Não pretendemos aportar novas soluções ao problema, nem apoiar uma das soluções existentes. Temos a expectativa, contudo, de através de análise histórico-concei- tual do problema, mapear as diversas possibilidades apontando o que nos pare- cem ser aspectos fortes e fracos nestas possibilidades. Este trabalho está organi- zado como segue. Na segunda parte, nós faremos uma breve resenha histórica de como o conceito de informação apareceu nos debates sobre a interpretação da Teoria Quântica. Na terceira, faremos um resumo dos principais marcos que leva- ram à configuração do campo da Informação Quântica. Na quarta, analisaremos a mescla do campo de fundamentos com o emergente tema da Informação Quântica através da análise de um ambiente institucional específico, o das conferências de Oviedo, realizadas naquela cidade, Espanha, em 1993, 1996 e 2003. Na quinta se- ção, apresentaremos algumas das posições recentes influentes no debate sobre a relação entre informação e Teoria Quântica, em particular as de Anton Zeilinger, John Archibald Wheeler, Christopher Fuchs e Wojciech Zurek. Por fim, conclui- remos avaliando a extensão da centralidade do conceito de informação na Teoria Quântica.