В журнале Nature Physics опубликовано теоретическое исследование ученых из Ганноверского университета имени Лейбница. Они показали, что так называемое «квантовое хищение запутанности» — явление, при котором можно извлечь запутанность, не разрушая состояние, — встречается во вполне реальных физических системах, а не только в абстрактных моделях.
Ранее считалось, что для хищения запутанности — одного из самых загадочных процессов в квантовой информатике — требуются крайне экзотические условия. Но ученые доказали, что оно возникает в критических фермионных цепях — системах, в которых происходит квантовый фазовый переход, сопровождающийся изменением структуры состояния материи.
Суть открытия в том, что эти цепи могут действовать как универсальные «расхитители»: они позволяют извлекать квантовую запутанность, не разрушая ее источник. Команда построила протокол, основанный на гауссовых операциях — математически простых и, потенциально, реализуемых на практике.
Особенно важно, что эффект сохраняется не только в бесконечных системах, но и в крупных, но конечных — тех, что можно реализовать в лаборатории. Это значит, что раньше считавшееся парадоксальным явление может найти применение в квантовых вычислениях, передаче данных и новых архитектурах многоканальных систем.
Исследователи подчеркивают: они только начинают проверку границ применимости своей теории. Следующие шаги — понять, работает ли хищение при наличии беспорядка и можно ли расширить его на системы с участием более чем двух сторон.
Запутанность, которую можно похитить, и частицы света, живущие фемтосекунды, кажутся сценами из фантастики. Но квантовая физика все чаще подтверждает: даже самые парадоксальные явления не только возможны, но и наблюдаемы.
Ранее Наука Mail рассказала, как ученым удалось напрямую увидеть движение экситонов в нанотрубках — квазичастиц, чья жизнь коротка, но крайне насыщенна.