Квантовые сети открывают новые горизонты в изучении искривленного пространства-времени, позволяя ученым исследовать тайны Вселенной с помощью квантовой запутанности.
Группа ученых предложила инновативную экспериментальную концепцию, которая в первый раз даст возможность изучить, как гравитация влияет на квантовые механизмы. Исследование, проведенное совместно учеными из Университета Иллинойс и Гарвардского университета, продемонстрировало, что квантовые сети являются не только основой для будущих квантовых интернетов, но также эффективным инструментом для анализа самой сущности реальности. Результаты были опубликованы в журнале PRX Quantum.
Квантовые сети представляют собой технологию, которая позволяет передавать информацию между квантовыми компьютерами с использованием запутанных частиц. Это необходимо для создания безопасной связи и реализации распределенных вычислений. Однако теперь стало известно, что эти сети можно применять для проверки основополагающих физических теорий.
«Необходимость изучения взаимодействия квантовой физики и гравитации остается одной из ключевых нерешенных задач науки, — сказал Игорь Пиковский, один из авторов исследования. — Мы предлагаем первый действительно реалистичный способ проверить, как они пересекаются в рамках эксперимента».
Основная идея эксперимента заключается в том, что атомные часы, распределенные по квантовой сети, могут находиться в состоянии суперпозиции, т.е. одновременно в нескольких состояниях. Однако вблизи массивных объектов — таких как планеты — скорость времени замедляется из-за искривления пространства-времени, что было предсказано в общей теории относительности Эйнштейна.
Когда часы в состоянии суперпозиции располагаются в различных точках гравитационного поля, они будут испытывать разные «темпы времени», что отразится на их квантовом состоянии. Это создаст возможность зафиксировать, как гравитация воздействует на квантовые процессы.
Для осуществления эксперимента команда намеревается использовать современные квантовые технологии — в частности, квантовую телепортацию и запутанные состояния атомов. Эти методы смогут обеспечить передачу квантовой информации между удаленными узлами сети и фиксировать ее изменения под воздействием гравитации.
«Мы привыкли полагать, что квантовая механика универсальна, — подытожил Пиковский. — Но у нас не было прямых доказательств этого в условиях искривленного пространства-времени. Теперь впервые открывается возможность это проверить».
Учёные также отметили, что проведение подобных экспериментов может привести к революции в наших представлениях о природе самого времени и пространства. Применение квантовых сетей для испытания теории относительности создаст прецеденты для дальнейших исследований в области квантовой гравитации и объединения двух ключевых направлений физики — квантовой механики и общей теории относительности.
