Квантови мрежи подлагат Айнщайн на изпитание

Работата им е публикувана в списание PRX Quantum.

„Връзката между квантовата физика и гравитацията е една от най-предизвикателните и вълнуващи задачи. За първи път имаме възможност да проверим това взаимодействие експериментално с помощта на квантови мрежи“, обяснява Пиковски.

За разлика от конвенционалните телекомуникации, квантовите мрежи използват кубити и заплитане, а не електрони и фотони, за предаване на информация. Тези технологии не само предлагат безпрецедентна надеждност, но в бъдеще ще могат да свързват квантови компютри по целия свят – включително в орбитални системи.

Но сега стана ясно още нещо: същият механизъм би могъл да осигури нови прозрения за природата на самото пространство-време.

Изследователите използвали заплетени W-състояния – специална форма на квантова корелация, при която възлите в мрежата остават свързани, дори ако един от тях бъде изгубен.

Те също така приложили телепортация на квантови състояния и двойки на Бел, за да демонстрират как квантовите ефекти могат да се разпределят между места с различен гравитационен потенциал. В резултат на това те успели да уловят интерференция между системи в изкривено пространство-време.

Това означава, че вече е възможно да се провери дали гравитацията променя поведението на квантовите обекти – въпрос, който стои в основата на съвременната фундаментална наука.

Квантовата теория успешно описва поведението на частиците на микроскопично ниво, докато Общата теория на относителността описва движението на телата в гравитационни полета. Но тези две описания на света все още не са обединени: нито един от съществуващите модели не обяснява как те си взаимодействат.

Някои хипотези предполагат, че при специални условия гравитацията може пряко да влияе върху квантовите свойства на материята. Подобни проблеми не могат да бъдат моделирани в рамките на класическата физика, но съвременните квантови мрежи могат. Това означава, че за пръв път учените разполагат с инструмент за практическа проверка на идеи, които досега съществуваха само като теории.

Развитието на квантовите мрежи отваря пътя не само към сигурно предаване на информация, но и към преосмисляне на физическите основи на Вселената. Може би именно чрез тези технологии учените ще се доближат до създаването на единна теория на квантовата гравитация – връзка между света на частиците и космическите мащаби.