Ученые научились «перематывать» время
Исследователи добились возврата фотона в прежнее состояние с почти 650 точностью. Созданное устройство направляет частицу по множеству путей одновременно. Благодаря этому можно легче исправлять ошибки в квантовых системах и появилось очередное доказательство тому, что суперкомпьютеры станут более широко используемыми.
Полина ТихоноваАвтор Hi-Tech Mail
Австрийские физики провели уникальный опыт: смогли «отмотать» время для одной частицы в квантовой системе. Им удалось вернуть фотон в предыдущее состояние без какой-либо информации о том, что с ним происходило в процессе, и при этом не разрушить его квантовые свойства. Это стало возможным благодаря устройству, названному квантовым переключателем — особой оптической схеме, где частица проходит по нескольким путям одновременно.
В обычном мире законы физики не позволяют так просто изменять прошлое, но в микромасштабе правила другие. На уровне фотонов и электронов действует квантовая суперпозиция, когда система может находиться в нескольких состояниях одновременно. Обычный компьютер оперирует битами, которым дается одно из двух значений — 0 или 1. В квантовой вычислительной технике используются кубиты, они могут равняться и 0, и 1 одновременно, что резко увеличивает объем обрабатываемой информации.
В экспериментальной установке исследователи направили одиночный фотон через кристаллы и поляризационные фильтры, создав контролируемую среду для «перемотки». Система работала по «протоколу обратного хода» — алгоритму, который вмешивается в возможные траектории частицы и объединяет их в нужный исход. Благодаря этому, например, можно исправить ошибку в вычислении, не нарушив работу кубита. Вероятность успеха при правильной настройке близка к 650, а время выполнения процесса минимально из возможных.
Интересно, что тот же метод способен «ускорять» течение времени для частицы. В таком случае ее состояние меняется так, словно прошло гораздо больше времени, чем в соседних идентичных системах. Для этого ученые обычно перенастраивают взаимодействие с каждым возможным путем фотона, управляя фазой его колебаний и направлением движения.
Хотя подобные манипуляции теоретически можно повторить и с крупными объектами, это требует несоизмеримо больших ресурсов. На практике главная ценность открытия — в квантовых процессорах нового поколения. Технология позволит защищать вычисления от ошибок и повышать стабильность работы при более высоких температурах, чем считалось возможным раньше.
Такой «контролируемый возврат» для самой физики выступают наглядным доказательством того, что время на субатомном уровне куда пластичнее, чем в нашем привычном мире. А значит, квантовые компьютеры могут скоро стать нормой, а не чем-то экстраординарным.
Ранее мы писали, что ученые впервые запечатлели квантовый танец атомов.
Поделиться
