Действительно ли явление под названием квантовая запутанность необходимо для описания физического мира или же возможна некая пост-квантовая теория без запутанности? В новом исследовании, о котором пишет phys.org, физики математически доказали, что любая теория с классическим пределом – когда она может описывать наши наблюдения классического мира, обращаясь к классической теории при определенных условиях – должна включать запутанность. Поэтому, несмотря на то, что запутанность расходится с классическим пониманием, она должна быть неизбежным и важнейшим свойством не только квантовой теории, но и любой неклассической теории, даже еще не разработанной.
Мы связываемся между собой при помощи частиц. Звонки и сообщения едут верхом на волнах света, веб-сайты и фотографии загружаются на электронах. Все коммуникации по своей сути физические. Информация записывается и передается реальным объектам, даже если мы их не видим. Физики также подключаются к миру, когда общаются с ним. Они отправляют вспышки света в направлении частиц или атомов и ждут, когда свет вернется обратно. Свет взаимодействует с частицами материи, и изменение поведения света проливает свет (извините за каламбур) на свойства частиц — хотя эти взаимодействия зачастую меняют и частицы. Процесс этого общения называется измерением.
Компьютеры не существуют в вакууме. Они решают проблемы, и проблемы, которые они решают, определяются исключительно аппаратным обеспечением. Графические процессоры обрабатывают изображения; процессоры искусственного интеллекта обеспечивают работу алгоритмов ИИ; квантовые компьютеры предназначены для… чего?
В научном сообществе образовался консенсус, что первый полностью функциональный квантовый компьютер будет готов приблизительно через десять лет — и это событие такого масштаба, что многие эксперты призывают считать годы, оставшиеся до «квантума». Большинство людей, хотя бы немного знакомых с основными идеями квантовой механики, считают эту область несколько «странноватой», поскольку она иногда озадачивает даже опытных квантовых физиков. В голове появляются картинки людей, ходящих по стенам, путешествующих во времени и общей неопределенности, которая грозит искоренить наши самые привычные представления об истине и реальности. Стандартные измерения становятся бессмысленными.
Моделирование сложно устроенных квантовых систем на сегодняшний день — крайне непростая задача. Дело в том, что традиционные методы тут не подходят, так как с увеличением сложности системы количество ее состояний увеличивается по экспоненте. Для примера: система, состоящая из 100 квантовых частиц, может находиться в любом из 1035 состояний. Даже мощные суперкомпьютеры не в силах быстро справиться с просчетом такого количества вариантов. И группа ученых из Швейцарского федерального технологического института представила новый метод с использованием нейросети, что позволит ускорить данный процесс.
Канадская компания D-Wave считается одним из первопроходцев в области производства коммерчески доступных квантовых компьютеров. Выпуск первых моделей состоялся ещё в 2007 году. Тогда это был 16-кубитный и 28-кубитный компьютер Orion. В мае 2011 года в продажу поступила модель D-Wave One с 128-битным чипом, а затем и D-Wave Two с 512-кубитным чипом. На этом D-Wave решила на останавливаться. В продажу поступает компьютер D-Wave 2000Q с процессором на 2000 кубит по цене 15 000 000 долларов.
Согласно квантовой механике, вакуум – не просто пустое пространство. На самом деле он наполнен квантовой энергией и частицами, крошечными частицами, постоянно появляющимися и так же исчезающими и оставляющими после себя след в виде сигналов, которые мы называем квантовыми флуктуациями. Десятилетиями эти флуктуации существовали только в наших квантовых теориях, пока в 2015 году исследователи не объявили о том, что напрямую их обнаружили и определили. А сейчас та же команда ученых заявляет, что продвинулась в своих исследованиях гораздо дальше — смогла провести манипуляции с самим вакуумом и определить изменения в этих загадочных сигналах из пустоты.
Физики впервые сумели точно предсказать будущее квантовых систем — точнее, момента, когда эти системы рухнут, — еще задолго до того, как это фактически произойдет. Эта важная возможность может быть использована для создания очень мощных, более точных и более надежных квантовых технологий в будущем.
Прошлое. Настоящее. Будущее. Для физики это все одно и то же. Однако для вас, меня и всех остальных время движется только в одном направлении: от ожиданий к опыту и воспоминаниям. Эта линейность носит название оси времени (иногда называют стрелой времени), и некоторые физики считают, что движется она в одном направлении только для человека и других видов, способных воспринимать ее движение только таким образом. Вопрос оси времени разбирается учеными уже довольно давно. И основной его аспект заключен не в том, существует ли время вообще, а в том, в каком направлении это время движется на самом деле.
Как сообщает журнал Nature Photonics, группе ученых удалось осуществить квантовую телепортацию на расстояние в 30 километров, что является мировым рекордом в данной области. С помощью квантовой телепортации была передана информация, закодированная в частицах света. Передача была осуществлена мгновенно.