Физици създадоха квантов детектор на лъжата, който наистина работи

В изследването участва глобален екип: теоретичните физици Жорди Тура, Патрик Емонтс и докторантът Мъняо Ху от университета в Лайден, заедно с техни колеги от университета Цинхуа (Пекин) и експериментални физици от университета Джъдзян (Ханджоу).

Светът на квантовата физика

Квантовата механика е науката, която обяснява поведението на най-малките частици във Вселената, като атоми и електрони. Това е свят, изпълнен със странни и противоречащи на интуицията идеи.

Интелигентен експеримент

Този резултат показва, че квантовите компютри не просто стават по-големи, но и все по-добре демонстрират и доказват истинско квантово поведение.

Защо това е важно

Това проучване доказва, че е възможно да се удостовери дълбоко квантово поведение в големи и сложни системи – нещо, което никога досега не е правено в такъв мащаб.

Прозренията са повече от теоретични. Разбирането и контролирането на корелациите на Бел може да подобри квантовата комуникация, да направи криптографията по-сигурна и да помогне за разработването на нови квантови алгоритми.

Може ли да се докаже, че една голяма квантова система наистина се подчинява на странните и удивителни правила на квантовата механика, или само изглежда така? В новаторско проучване физици от Лайден, Пекин и Ханджоу дадоха отговор на този въпрос, пише Scoence Daily.

Международен екип потвърди, че големите квантови системи наистина се подчиняват на квантовата механика. Използвайки теста на Бел върху 73 кюбита, те доказаха наличието на истински квантови корелации, които не могат да бъдат обяснени с класическата физика.

С развитието на квантовите технологии стават необходими все по-строги тестове за доказване на тяхната „квантовост“. В новото проучване изследователите достигат ново ниво, като тестват корелациите на Бел в системи с до 73 кюбита – основните градивни елементи на квантовия компютър.

Една от тях е квантовата нелокалност, при която частиците изглежда, че си влияят мигновено дори когато са далеч една от друга. Макар да звучи странно, това е реален ефект, който донесе Нобелова награда за физика през 2022 г. Настоящото изследване е фокусирано върху доказването на нелокални корелации, известни още като корелации на Бел.

Планът е бил изключително амбициозен, но добре оптимизираната стратегия на екипа се оказва решаваща. Вместо да се опитват директно да измерят сложните корелации на Бел, те се фокусират върху нещо, в което квантовите устройства вече са добри: минимизиране на енергията.

И това дава резултат. Екипът създава специално квантово състояние, използвайки 73 кюбита в свръхпроводящ квантов процесор, и измерва енергии, които са далеч под възможните в една класическа система. Разликата е поразителна – 48 стандартни отклонения, което прави почти невъзможно резултатът да се дължи на случайност.

Но екипът не спира дотук. Те продължават, за да удостоверят рядък и по-взискателен тип нелокалност, известен като истински многочастични корелации на Бел. При този вид квантова корелация всички кюбити в системата трябва да участват, което я прави много по-трудна за генериране и още по-трудна за проверка. Забележително е, че изследователите успяват да подготвят цяла серия от нискоенергийни състояния, които преминават този тест с до 24 кюбита, потвърждавайки ефективно тези специални корелации.