Ето нещо удивително във физиката: съществуват правила, които управляват микроскопичните частици вътре в атомите, и тези правила са странни. Странни в смисъла, в който Айнщайн ги наричаше „страшно действие на разстояние“. Става дума за квантовата заплетеност — феномен, при който две частици стават толкова дълбоко свързани, че каквото се случи с едната, мигновено влияе върху другата, независимо от разстоянието между тях.
Спомням си, когато за първи път научих за това в университета и мозъкът ми буквално „прегря“. Как е възможно две частици, намиращи се на противоположните краища на Вселената, да бъдат свързани? Не е ли това невъзможно?
Е, Айнщайн също мислеше така. Той не беше привърженик на тази идея. Вярваше, че всяка частица трябва да има своя собствена независима реалност, а заплетеността сякаш нарушаваше тази здравосмислена представа. Но ето какво — десетилетия експерименти доказаха, че Айнщайн е сгрешил. Заплетеността е реална, странна е и може би е именно основата на следващата технологична революция.
Защо това е по-важно, отколкото може да си мислите
Заплетеността не е просто някаква физическа куриозност. Тя е гръбнакът на възникващи технологии, които могат да преобърнат всичко — от сигурна комуникация до изчислителна мощ, която ще направи днешните суперкомпютри да изглеждат като калкулатори.
Проблемът е, че реалното използване на заплетеността в практични устройства е било изключително трудно. Едно е да докажеш в лаборатория, че частиците са заплетени — съвсем друго е да създаваш, манипулираш и идентифицираш надеждно конкретни заплетени състояния за практични приложения.
През последните 25 години учените разполагали с надежден метод за идентифициране на един тип заплетено състояние (наречено GHZ състояние), но друг критичен тип — W състоянието — остава упорито трудно за улавяне. Представете си, че имате надежден инструмент за един тип заключалка, но нищо за друга, еднакво важна.
До сега.
Моментът „Аха!“: Използване на симетрия
Тук новото изследване става наистина вълнуващо. Учени от Университета в Киото и Университета в Хирошима откриха умен начин за идентифициране на W състояния, като използват нещо, наречено циклична симетрия на изместване.
Нека обясня какво означава това в нематематически термини.
Представете си, че имате три фотона (частици светлина), които са заплетени в W състояние. Сега представете си, че можете да изместите тяхната подредба в повтарящ се цикъл — като завъртане на седалки около кръгла маса — и основният модел остава разпознаваем. Това е симетрията, която изследователите използват като свой „котва“.
Използвайки това свойство, те проектираха квантова верига, която по същество може да „погледне“ заплетено състояние и да определи какво е то при единично измерване, вместо да изисква традиционния подход на събиране на огромни количества данни и последващо реконструиране на състоянието изчислително.
Разликата е като разликата между решаването на пъзел чрез проби и грешки и получаването на отговора от някого, който ти го обяснява. Едноизмервателният подход е драстично по-ефективен.
Какво означава това за бъдещето
Тук вътрешният ми техно-геик става наистина