Физики создали первый работающий квантовый детектор лжи

Физик Джон Белл разработал квантовый детектор лжи - тест Белла, который показывает, использует ли квантовый компьютер настоящие соответствующие ему эффекты или просто имитирует их.

Как передает Day.Az, об этом сообщает журнал Science Daily.

С развитием квантовых технологий становятся необходимыми всё более строгие тесты на квантовость. В новом исследовании ученые подняли планку, тестируя корреляции Белла в системах, содержащих до 73 кубитов - основных строительных блоков квантового компьютера.

В анализе приняли участие физики-теоретики Хорди Тур, Патрик Эмонт, аспирант Мэньяо Ху из Лейденского университета, а также коллеги из Университета Цинхуа (Пекин) и экспериментальные физики из Университета Чжэцзян (Ханчжоу).

Квантовая механика - это наука, которая объясняет, как ведут себя самые маленькие частицы во Вселенной, такие как атомы и электроны. Это мир, полный странных и контринтуитивных идей, одна из которых - квантовая нелокальность, при которой частицы даже на далеком расстоянии могут мгновенно воздействовать друг на друга. Несмотря на странность, это реальный эффект, за который в 2022 году была присуждена Нобелевская премия по физике.

Данное исследование сосредоточено на доказательстве возникновения нелокальных корреляций, известных также как корреляции Белла. Это был крайне амбициозный план, но хорошо оптимизированная стратегия команды сыграла ключевую роль. Вместо попыток напрямую измерить сложные корреляции Белла они сосредоточились на минимизации энергии.

В результате это принесло плоды. Команда создала специальное квантовое состояние, использующее 73 кубита в сверхпроводящем квантовом процессоре, и измерила энергии, которые были намного ниже, чем возможно в классической системе. Разница была ошеломляющей - 48 стандартных отклонений, что практически исключает случайность результата.

На этом физики не остановились и продолжили сертификацию редкого и более сложного типа нелокальности, известного как подлинные многокомпонентные корреляции Белла. В этом типе все кубиты в системе должны быть вовлечены, что делает ее гораздо сложнее в генерации и труднее для верификации. Ученые смогли подготовить целую серию состояний с низкой энергией, которые прошли тест для 24 кубитов, подтверждая эти специальные корреляции с высокой эффективностью.

Данное исследование доказывает, что возможно сертифицировать глубокое квантовое поведение в больших, сложных системах - ранее это никогда не было сделано на таком масштабе. Это большой шаг к тому, чтобы убедиться в том, что квантовые компьютеры действительно квантовые. Результаты имеют значение не только теоретически, поскольку понимание и контроль над корреляциями Белла могут улучшить квантовую коммуникацию, сделать криптографию более безопасной и помочь в разработке новых квантовых алгоритмов.