Пробив: за първи път учените откриха как да изследват квантовата гравитация

Квантовият интернет обещава да свърже квантовите компютри в глобална мрежа, защитена от хакерски атаки. Авторите на новото изследване, учени от САЩ, са намерили още едно приложение на тази технология – с нейна помощ за първи път ще може да се провери как изкривеното пространство-време влияе на квантовата теория.

Според Общата теория на относителността (ОТО) гравитацията е резултат от изкривяването на тъканта на пространството и времето. Тя предизвиква уникални ефекти, като например забавяне на потока на времето в близост до небесните тела. Това явление е измерено и потвърдено с много висока точност. Но как променящият се поток на времето влияе на квантовата механика? Ще се наложи ли квантовата теория или ОТО да се модифицират в допирните си точки?

Въпреки че все още липсва цялостна теория на квантовата гравитация, има предположения, че квантовите принципи могат да се променят при наличието на изкривено пространство-време. Досега обаче експерименталното изследване на тази област на знанието бе невъзможно, пише EurekAlert.

„Взаимодействието между квантовата теория и гравитацията е един от най-предизвикателните проблеми в съвременната физика, но и очарователен“, казва Игор Пиковски от Технологичния институт „Стивънс“, един от авторите на статията. – Квантовите мрежи ще ни помогнат за първи път да проверим това взаимодействие в реални експерименти.“

Пиковски и колегите му Йоханес Борегард и Джейкъб Кови са разработили протокола за такъв експеримент.

Авторите на изследването описват разпространението на квантовите ефекти в мрежовите възли с помощта на т.нар. заплетени W-състояния, както и възможността за регистриране на интерференция между тези заплетени системи. С помощта на съвременните квантови технологии, като квантова телепортация (прехвърляне на квантовото състояние на една частица към друга) и заплетените двойки на Бел (максимално заплетени състояния на два кубита) в атомните масиви, е възможно да се тества квантовата теория върху изкривеното пространство-време.

„Предполагаме, че квантовата теория е приложима навсякъде, но дали е така в действителност, не знаем“, признава Пиковски. – Може би гравитацията променя начина, по който работи квантовата механика. Нещо повече, някои теории предполагат подобни промени, а квантовите технологии ще дадат възможност да се установи това.“

Резултатите от изследването показват, че квантовите мрежи са не само полезен практически инструмент за бъдещия квантов интернет, но и уникална възможност за изучаване на фундаменталната физика, която не е достъпна с класическите сензорни технологии.