Ученые впервые продемонстрировали новые возможности квантового моделирования

Ученые из финского Университета Аалто и сотрудник МФТИ Артем Мельников исследовали неэрмитовую квантовую механику при помощи квантового компьютера. Специалисты впервые сумели продемонстрировать новые возможности моделирования математических идей, противоречащих классическим законам физики. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Physics.

Неэрмитовая квантовая механика – это относительно новая область физики, в которой поведение очень малых объектов определяется математическими операторами, не являющимися эрмитовыми. С их помощью можно описать вселенную с набором «невозможных» правил.

«Выяснилось, что применение подобных операций к кубитам привело к утрате квантовой информации. Это что-то вроде исчезновения информации в черной дыре – такие явления лишены объяснений в рамках стандартной квантовой механики», – рассказывают авторы работы, добавляя, что неожиданные итоги были получены и в опытах с запутанными кубитами.

В итоге исследователи получили несколько любопытных результатов. Во-первых, применение подобных операций к кубитам приводило к потере квантовой информации. Во-вторых, исследователи смогли изменить уровень запутанности кубитов, манипулируя только одним из них, и получили результат, который запрещен в обычной квантовой физике.

«Самое интересное в этих результатах состоит в том, что квантовые компьютеры сейчас достаточно развиты, чтобы начать использовать их для проверки нетрадиционных идей, которые до сих пор были только математическими. – приводятся в пресс-релизе Университета Аалто слова руководителя исследования доцента Сорина Параоану. – В данной работе «жуткие действия на расстоянии» становятся еще более пугающими. И хотя мы очень хорошо понимаем, что происходит, это вызывает у нас дрожь».

Ученые уверены, что у этого исследования есть практические приложения. В частности, в последнее время было получено несколько новых оптических и микроволновых устройств. Они ведут себя в соответствии с новыми «невозможными» правилами. 

Прототипы квантовых компьютеров существуют уже десятки лет, но полноценной квантовой вычислительной машины пока нет. Поэтому решение практических задач при помощи прототипов фантастических компьютеров – это настоящий научный прорыв. Успеха удалось добиться шведским физикам. Они построили квантовый процессор, который вычислил, как оптимизировать расписание авиарейсов, пишет издание Physical Review Applied.