Исследователи предложили новый формат эксперимента, который впервые позволит проверить действие квантовой механики в условиях гравитации. Открытие стало результатом совместной работы учёных из Университета Иллинойса и Гарварда и опубликовано в журнале PRX Quantum. Оно показало, что квантовые сети — не только основа будущего квантового интернета, но и существенный инструмент для изучения фундаментальных законов природы.
Квантовые сети обеспечивают передачу информации между квантовыми компьютерами благодаря использованию запутанных частиц, что позволяет создавать защищенные каналы связи и развивать распределенные вычисления. Кроме того, они могут использоваться для проверки ключевых физических теорий.
«Одной из главных нерешенных задач сегодняшней науки является взаимодействие между квантовой физикой и гравитацией», — говорит Игорь Пиковский, соавтор исследования. — «Наше предложение — первый реальный шаг к экспериментальной проверке их взаимодействия».
Центральной идеей эксперимента является использование атомных часов в квантовой сети, которые могут находиться в состоянии суперпозиции, то есть в нескольких состояниях одновременно. Однако процесс замедления времени вблизи массивных объектов, таких как планеты — эффект, описанный в общей теории относительности Эйнштейна, — может повлиять на эти часы.
Распространяясь в различных зонах гравитационного поля, часы в состоянии суперпозиции будут отсчитывать время по-разному, что скажется на их квантовых свойствах. Это позволит определить, как гравитация воздействует на квантовые процессы.
Для проведения эксперимента команда предложила использовать новейшие достижения в области квантовых технологий — например, квантовую телепортацию и запутанные состояния атомов. Эти методы позволяют передавать квантовую информацию между удалёнными точками сети и фиксировать её изменения под влиянием гравитации.
«Мы привыкли полагать, что квантовая механика действует повсеместно», — отметил Пиковский. — «Однако у нас пока нет прямых доказательств её применимости в условиях искривлённого пространства-времени. Теперь у нас есть шанс это проверить».
Ранее была представлена квантовая батарея с рекордной скоростью зарядки.