Эйнштейн смеялся над этим явлением: давняя загадка квантовой физики почти решена

Почти сто лет назад возникла новая область науки под названием квантовая механика. Но физики, которые изучают квантовую механику до сих пор не смогли разгадать некоторые из ее загадок. Учитывая достижения в области квантовой информатики, физик Уильям Марк Стаки из Элизабеттаунского колледжа (США) предлагает использовать теорию квантовой информации для решения загадки квантовой запутанности. Это явление высмеивал Эйнштейн, пишет Live Science.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Квантовая информация

Квантовая информатика предназначена для создания квантовых компьютеров на основе квантового бита информации, или кубита. Он основан на открытиях физиков Макса Планка и Альберта Эйнштейна, которые обнаружили, что свет существует в квантовых пучках энергии.

Квантовые компьютеры имеют намного большую вычислительную мощность, чем обычные. Кубит выдает двоичный ответ на бесконечное количество запросов с помощью свойства квантовой суперпозиции. Оно позволяет физикам соединять кубиты в состоянии квантовой запутанности.

Но точная природа квантовой запутанности остается загадкой для ученых. Стаки предлагает решить эту загадку с помощью теории квантовой информации и принципа относительности Эйнштейна.

Над этим явлением смеялся Эйнштейн

Принцип относительности гласит, что законы физики одинаковы для всех наблюдателей, независимо от того, где они находятся в пространстве и как они движутся относительно друг друга. Стаки и его коллеги выяснили, как использовать принцип относительности в сочетании с принципами теории квантовой информации для учета квантовых запутанных частиц.

По словам ученого, физикам, изучающим квантовую информацию, не нужно знать, какой вид физической силы может вызывать загадочное поведение квантовых запутанных частиц. И это дает преимущество для объяснения квантовой запутанности, которую высмеивал Эйнштейн и называл это явление "жутким действием на расстоянии".

Дело в том, что результаты измерений двух квантовых запутанных частиц коррелируют, даже если измерения проводятся одновременно, а частицы разделены огромным расстоянием. Если какая-то сила вызывает квантовую запутанность, она должна действовать быстрее скорости света. Но в этом случае эта сила нарушает специальную теорию относительности Эйнштейна. По словам Стаки, объяснить квантовую запутанность можно без "жутких действий на расстоянии".

При измерении квантовых запутанных частиц можно получить одновременно информацию о двух частицах, даже если изучать только одну. В квантовой запутанности кубиты ведут себя не так, как классические биты.

По словам Стаки, если измерять спин электрона с помощью расположенных вертикально магнитов, можно получить значение спина, направленного вверх или вниз. Это двоичный результат измерения. Если измерить спин электрона горизонтально, то получится значение спина, направленного влево или вправо. Вертикальная и горизонтальная ориентация магнитов составляют два разных измерения одного и того же бита. Спин электрона — это кубит и он производит двоичный ответ на несколько измерений.

Решение проблемы квантовой запутанности

Согласно теории квантовой информации, вся квантовая механика, включая квантовую запутанность основана на кубите с его квантовой суперпозицией. По словам Стаки, он и его коллеги предположили, что квантовая суперпозиция является результатом принципа относительности.

Поскольку в этом случае не используется сила, то нет и "жутких действий на расстоянии", которые высмеивал Эйнштейн. Поскольку технологические последствия квантовой запутанности для квантовых вычислений твердо установлены, на один вопрос о происхождении квантовой запутанности можно ответить с помощью физического принципа, говорит ученый.

Как уже писал Фокус, физики придумали способ, как обнаружить в космосе действующий варп-двигатель. Это устройство, согласно теории, позволяет космическому кораблю лететь со скоростью, которая больше скорости света. Хотя это нарушает теорию Эйнштейна, ученые считают, что такие двигатели существуют.

Также Фокус писал о том, что астрономы нашли новую близкую к нам планету, которая похожа на Землю и потенциально пригодна для жизни. Ученые считают, что температура на планете не слишком высокая и там может быть вода в жидком виде.