Взломали квантовый код: ученые решили 40-летнюю загадку квантовой физики

Исследование опубликовано в журнале Nature Physics, пишет SciTechDaily.

Новый научный прорыв не только углубляет понимание квантовой физики, но и может вывести на новый уровень проверку квантовых устройств, формируя будущее квантовых технологий. Этот прорыв показывает, как странные, но мощные связи в квантовых системах могут использоваться для тестирования, защиты и сертификации поведения квантовых устройств, и все это без знания их внутренних механизмов. Возможность самотестирования даже частично запутанных систем теперь открывает двери для более надежных методов квантовой связи, квантового шифрования и квантовых вычислений.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

40-летняя тайна квантовой физики раскрыта

Авторы нового исследования решили 40-летний открытый вопрос о досягаемости квантовой запутанности. Впервые физики полностью определили диапазон статистических результатов, которые могут возникнуть в системах, использующих квантовую запутанность. Этот прорыв закладывает основу для всеобъемлющих и надежных методов тестирования квантовых устройств.

Квантовая запутанность является центральной особенностью так называемой второй квантовой революции, которая позволяет использовать такие технологии, как квантовые датчики и квантовые компьютеры. Тем не менее, даже в известных экспериментальных установках точная роль и пределы квантовой запутанности оставались неясными. Физики впервые четко определили полный объем квантовой запутанности в таких экспериментах.

Что такое квантовая запутанность?

Представьте себе две частицы, например, фотоны, созданные в общем квантовом состоянии. Даже будучи разделенными большими расстояниями, они сохраняют связь между собой. Когда вы измеряете свойство одного фотона, то результат коррелирует с измерением другого, независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга.

Степень квантовой запутанности между двумя объектами может различаться в зависимости от природы источника запутанных квантовых объектов. И измерения этих объектов могут повлиять на конечный результат.

Проще говоря, квантово запутанные системы включают два компонента, которые глубоко взаимосвязаны. Когда проводятся измерения этих компонентов, их связь проявляется в закономерностях или частотах результатов. Эти закономерности являются отличительной чертой квантовой механики и составляют основу квантовой информатики. Но до сих пор статистические данные из измерений квантовой запутанности не поддавались полному анализу. Определив все частоты, необходимые для полного описания измеряемой квантовой системы, физики предоставили первую явную и всеобъемлющую характеристику набора квантовой статистики.

Результат повлияет на саму физику и квантовые технологии

Полное понимание квантовой статистики, достижимой при наличии квантовой запутанности, имеет широкие последствия. С одной стороны, оно определяет пределы самой квантовой физики. При этом оно ограничивает масштаб результатов экспериментов, которые можно наблюдать при условии, что природа соблюдает правила квантовой физики.

То есть новый научный прорыв имеет как фундаментальное, так и прикладное значение. Полученный результат составляет основу самых передовых методов проверки квантовых устройств. Новое достижение прокладывает путь для новых, более всесторонних процедур тестирования квантовых устройств. Также этот прорыв информирует о сфере действия квантовой теории и предлагает новые перспективы для ее лучшего понимания.

Как уже писал Фокус, физики считают, что загадочная невидимая форма материи, которая управляет эволюцией Вселенной, может состоять из пока не обнаруженных экзотических объектов, созданных вскоре после Большого взрыва.

Также Фокус писал о том, что NASA отправит на Марс огромный вертолет для поиска внеземной жизни. Маленький вертолет NASA Ingenuity доказал, что полеты на Марсе не только возможны, но и что летательные аппараты могут играть очень важную роль в исследовании Красной планеты. Теперь NASA разрабатывает более крупный вертолет Mars Chopper.