Зламали квантовий код: учені вирішили 40-річну загадку квантової фізики
Фізики зробили великий прорив у розумінні квантової заплутаності, повністю описавши статистику, яку вона може виробляти. По суті, фізики зламали код квантового світу. Вчені нарешті визначили точні масштаби квантової заплутаності.
Дослідження опубліковано в журналі Nature Physics, пише SciTechDaily.
Новий науковий прорив не тільки поглиблює розуміння квантової фізики, а й може вивести на новий рівень перевірку квантових пристроїв, формуючи майбутнє квантових технологій. Цей прорив показує, як дивні, але потужні зв'язки в квантових системах можуть використовуватися для тестування, захисту та сертифікації поведінки квантових пристроїв, і все це без знання їхніх внутрішніх механізмів. Можливість самотестування навіть частково заплутаних систем тепер відкриває двері для більш надійних методів квантового зв'язку, квантового шифрування і квантових обчислень.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
40-річну таємницю квантової фізики розкрито
Автори нового дослідження вирішили 40-річне відкрите питання про досяжність квантової заплутаності. Уперше фізики повністю визначили діапазон статистичних результатів, які можуть виникнути в системах, що використовують квантову заплутаність. Цей прорив закладає основу для всеосяжних і надійних методів тестування квантових пристроїв.
Квантова заплутаність є центральною особливістю так званої другої квантової революції, яка дає змогу використовувати такі технології, як квантові датчики і квантові комп'ютери. Проте, навіть у відомих експериментальних установках точна роль і межі квантової заплутаності залишалися неясними. Фізики вперше чітко визначили повний обсяг квантової заплутаності в таких експериментах.
Що таке квантова заплутаність?
Уявіть собі дві частинки, наприклад, фотони, створені в спільному квантовому стані. Навіть будучи розділеними великими відстанями, вони зберігають зв'язок між собою. Коли ви вимірюєте властивість одного фотона, то результат корелює з вимірюванням іншого, незалежно від того, наскільки далеко вони знаходяться один від одного.
Ступінь квантової заплутаності між двома об'єктами може відрізнятися залежно від природи джерела заплутаних квантових об'єктів. І вимірювання цих об'єктів можуть вплинути на кінцевий результат.
Простіше кажучи, квантово заплутані системи включають два компоненти, які глибоко взаємопов'язані. Коли проводяться вимірювання цих компонентів, їхній зв'язок проявляється в закономірностях або частотах результатів. Ці закономірності є відмінною рисою квантової механіки і складають основу квантової інформатики. Але досі статистичні дані з вимірювань квантової заплутаності не піддавалися повному аналізу. Визначивши всі частоти, необхідні для повного опису вимірюваної квантової системи, фізики надали першу явну і всеосяжну характеристику набору квантової статистики.
Результат вплине на саму фізику і квантові технології
Повне розуміння квантової статистики, досяжне за наявності квантової заплутаності, має широкі наслідки. З одного боку, воно визначає межі самої квантової фізики. При цьому воно обмежує масштаб результатів експериментів, які можна спостерігати за умови, що природа дотримується правил квантової фізики.
Тобто новий науковий прорив має як фундаментальне, так і прикладне значення. Отриманий результат становить основу найпередовіших методів перевірки квантових пристроїв. Нове досягнення прокладає шлях для нових, більш всебічних процедур тестування квантових пристроїв. Також цей прорив інформує про сферу дії квантової теорії та пропонує нові перспективи для її кращого розуміння.
Як уже писав Фокус, фізики вважають, що загадкова невидима форма матерії, яка керує еволюцією Всесвіту, може складатися з поки що не виявлених екзотичних об'єктів, створених незабаром після Великого вибуху.
Також Фокус писав про те, що NASA відправить на Марс величезний вертоліт для пошуку позаземного життя. Маленький вертоліт NASA Ingenuity довів, що польоти на Марсі не тільки можливі, а й що літальні апарати можуть відігравати дуже важливу роль у дослідженні Червоної планети. Тепер NASA розробляє більший вертоліт Mars Chopper.