Учени са създали модел на „невъзможна“ вселена с помощта на квантов компютър
Учени от Русия и Финландия са използвали квантов компютър за изследване в слабо изучена област на физиката, а именно неермитовата квантова механика, като за пръв път са демонстрирали новите възможности на квантовото моделиране, позволяващо да се проверят смели математически идеи, противоречащи на класическите правила на физиката. Резултатите от изследването са публикувани в списание Communication Physics.
Правилата на квантовата физика, които определят поведението на много малки обекти, използват математически оператори, наричани ермитови хамилтониани. Ермитовите оператори се използват в квантовата физика вече почти 100 години, но неотдавна теоретиците осъзнаха, че могат да се разширят нейните фундаментални уравнения, използвайки оператори, които не са ермитови, тоест действащи с нарушаване на симетрията на четността и времето, или така наречената симетрия на паритетното време (РТ-симетрия).
Новите уравнения описват вселена със свои собствени правила, например, гледайки в огледало и променяйки посоката на времето, можеш да видиш своята собствена версия, както в реалния свят. Но сега съществуващите изчислителни мощности не позволяваха да се създаде модел на такава вселена. Изследователи от Университета Аалто във Финландия и Московския физико-технически институт за пръв път са смоделирали с помощта на квантовия компютър на IBM „вселена-играчка“, която да се държи в съответствие с тези нови правила. На изхода авторите са получили няколко впечатляващи резултатa.
Първо, оказало се, че използването на кюбити при подобни операции е водело до загуба на квантова информация, тоест явление аналогично на хипотетичния парадокс за изчезването на информацията в черна дупка. Тази хипотеза е предложена от Стивън Хокинг и няма обяснение в рамките на стандартната квантова механика.
Вторият удивителен резултат е бил получен, когато изследователите са експериментирали с два заплетени кюбита. Заплетеността е тип корелация, която възниква между кюбитите, които имат „вълшебна“ връзка помежду си, която ги кара да се синхронизират.
Известно е, че Айнщайн въобще не е харесвал концепцията за заплетеността и я наричал „ужасното действие на разстояние“. В рамките на обичайната квантова механика е невъзможно да се промени степента на свързаност на кюбитите, намесвайки се само при единия от тях. Но в неермитовата квантова механика изследователите са успели да променят нивото на заплетеност, манипулирайки само единия кюбит и са получили резултат, който е „забранен“ в обичайната квантова физика.
„Най-интересното в тези резултати се състои в това, че квантовите компютри сега са достатъчно развити, за да могат да бъдат използвани за проверка на нетрадиционни идеи, които досега са били само математически – казва ръководителят на изследването доцент Сорин Параоану (Sorin Paraoanu) от Университета Аалто – В нашето изследване „ужасните действия на разстояние“ стават още по-плашещи. И въпреки че ние добре разбираме какво точно се случва, това предизвиква в нас трепет.“
Въпреки че, изследването е чисто теоретическо, то може да има и потенциално практическо използване, смятат авторите. В частност, в последно време са били получени няколко нови оптични и микровълнови устройства, чието поведения е аналогично с тези нови правила. Това изследване отваря пътя за моделиране на тези и подобни на тях устройства с помощта на квантови компютри.
