Обнаружена взаимосвязь между классической и квантовой физикой

Используя квантовую систему из трех сверхпроводящих кубитов, исследователи Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и компании Google открыли ранее неизвестную связь между аспектами классической и квантовой физики: классическим хаосом и квантовой запутанностью. Их открытие предполагает, что будет возможно использовать управляемые квантовые системы для изучения определенных фундаментальных свойств природы.

«Это удивительно, потому что хаос - полностью классическая концепция, в квантовой системе нет идеи хаоса, - говорит Чарльз Нейл, ведущий автор статьи, опубликованной в Nature Physics. - Точно так же, как нет концепции запутанности в классических системах. И все же получается, что хаос и запутанность на самом деле очень сильно и явственно связаны».

Одним из самых наглядных примеров хаоса в классической системе является погода, в которой относительно малые изменения в одной части системы достаточны, чтобы нарушить все прогнозы в любой части планеты.

Появившаяся в начале ХХ века квантовая физика ввела понятие суперпозиции (теории, по которой частица может находиться в нескольких местах одновременно) и запутанности (взаимозависимость частиц сохраняется, несмотря на расстояние между ними).

Ученые провели эксперимент с тремя кубитами. Управляя ими с помощью электрических импульсов, они заставили их взаимодействовать, вращаться и крутиться в квантовом аналоге крайне чувствительной классической системы.

В результате получилась карта энтропии запутанности, которая со временем стала сильно напоминать классическую динамику - области запутанности напоминали области хаоса на классической карте. Островки низкой запутанности на квантовой карте расположены в местах низкого хаоса на классической карте.

Фото: University of California, Santa Barbara

«Есть четкая связь между запутанностью и хаосом в этих двух картинах, - говорит Нейл. - И оказывается, что термализация - это то, что связывает хаос и запутанность. Оказывается, что они на само деле являются движущими силами, стоящими за термализацией».

Это открытие обладает фундаментальным значением для появления квантового компьютера, пишет Phys.org.

Источник: hightech.fm

Комментарии: