Трохи ближче до бога. Данські вчені створили новий тип квантової заплутаності

Що відкрили вчені?

Дослідники з Інституту Нільса Бора при Копенгагенському університеті провели експеримент за допомогою мембрани з нітриду (сполука азоту і металу) завтовшки 13 нанометрів і завдовжки в декілька міліметрів і хмарою атомів.

Цю мембрану «обстрілювали» фотонами (частками світла), випущеними з хмари атомів цезію, які були поміщені в невелику холодну «клітку».

За твердженням вчених, ці об'єкти — міліметрова мембрана з нітриду і хмара з атомів цезію — є представниками двох світів, але при цьому між ними встановилася квантова заплутаність. І це розмежовує наші уявлення про квантову механіку.

«Після нашого експерименту стає зрозуміло, що заплутаність між дуже різними об'єктами можлива», — пояснює Юджин Ползік, провідний автор дослідження.

Що таке квантова заплутаність?

Тут саме час нагадати, що таке квантова заплутаність. Ця концепція поки не дуже вивчена, незважаючи на те, що є доведеною на практиці. Квантову заплутаність між двома об'єктами слід розуміти так, що між ними існує зв’язок, не обмежений ні простором, ні часом.

Незалежно від того, як далеко один від одного знаходяться об'єкти або скільки часу минуло з моменту встановлення залежності, зміни в стані однієї частини заплутаної системи моментально відбиваються на стані іншої її частини.

Альберт Ейнштейн вважав, що тут немає жодної магії, просто ми слабко уявляємо собі будову світу навколо нас. Але це не заважало йому називати концепцію квантової заплутаності «моторошною дією на відстані».

На думку деяких вчених, саме уявлення про квантову заплутаність докорінно змінює нашу картину світу.

Кожна частинка окремо перебуває в хаосі і може рухатися в двох напрямках одночасно. В один і той самий час відбувається все і нічого.

Однак, щойно частка починає взаємодіяти з іншого часткою, ця невизначеність не зникає, але може бути математично розрахована.

Чому для нас важлива квантова заплутаність?

Саме вона лежить в основі цілої низки технологій, про які давно мріють футурологи. Наприклад, квантових радарів або квантового інтернету.

Але головне, про що говорять останнім часом, це квантові комп’ютери, створені саме на розрахунках ймовірності, яка виникає, коли одні квантові частинки взаємодіють з іншими.

Досі квантова заплутаність розглядалася лише як взаємодія невеликої кількості практично ідентичних частинок. Для квантових комп’ютерів — це ті самі кубіти, на яких відбуваються всі розрахунки.

Кубіт — мінімальна одиниця інформації у квантових комп’ютерах, яка може перебувати в кількох станах простору-часу водночас.

Власне, тому дослідження данських вчених має таке значення, пояснює оглядач ScienceAlert Майк МакРей.

Мембрана з нітриду є об'єктом, видимим для людського ока, і її квантовий взаємозв'язок з хмарою з атомів показує, що правила гри змінюються.

Можливість вибудовувати квантову заплутаність між об'єктами різних масштабів, а також виконаних з різних матеріалів, відкриває небачені перспективи. Наприклад, в галузі створення квантових комп’ютерів.

Раніше НВ писав про те, наскільки активно просуваються перегони між IT-гігантами в галузі квантових комп’ютерів. На думку деяких аналітиків, Google вже підійшов досить близько до досягнення квантової переваги.

Цим терміном описує гіпотетичний момент, коли квантові комп’ютери зможуть виконувати операції, які не є посильними для звичайних комп’ютерів.

У Google розробили перший програмований квантовий процесор, який може досягати квантового стану 53 кубітів.

І цей комп’ютер виконав завдання, яке не під силу звичайним комп’ютерам, де за мінімальну одиницю інформації використовуються біти, які можуть мати тільки один стан — 0 або 1.

Цим завданням було «доведення випадковості чисел, створених генератором випадкових чисел».

Автори роботи вказували, що «ланцюги випадкових чисел є найбільш відповідними для еталонного тестування, оскільки у них немає структури».

Згідно з результатами дослідження, Sycamore довів випадковість величезної кількості випадково згенерованих чисел всього за три хвилини і 20 секунд.