PRX Quantum: ученые нашли способ «увидеть» искривление пространства

Квантовые сети, которые разрабатываются ради создания сверхбезопасного глобального интернета и объединения квантовых компьютеров, неожиданно открыли новую исследовательскую перспективу.

Международная группа ученых показала, что такие системы могут использоваться не только для связи, но и для проверки фундаментальных законов природы.

Исследование, опубликованное в журнале PRX Quantum, предложило способ проверить влияние искривленного пространства-времени на квантовые процессы. Авторы показали, что распределенные квантовые часы способны фиксировать различия в течении времени под воздействием гравитации, а значит, почувствовать сам эффект искривления.

Ранее Игорь Пиковский и Йоханнес Боррегаард уже выдвигали идею использовать квантовые сети для подобных экспериментов. В новой работе вместе с лабораторией Джейкоба Кови они разработали более конкретный метод: использовать особые W-состояния (вид квантовой запутанности) и интерференцию частиц. Современные технологии телепортации и передачи запутанных кубитов делают такую постановку задачи принципиально возможной.

Задача примирить квантовую механику и общую теорию относительности Эйнштейна остается одной из крупнейших загадок современной науки. Теоретически время рядом с массивными объектами замедляется — этот эффект неоднократно подтверждался экспериментами. Но то, как гравитация воздействует на квантовые частицы в суперпозиции, до сих пор не проверялось.

Результаты открывают и прикладные перспективы. Возможные эффекты:

• создание эталонов новой точности для навигации и глобальных часов, что улучшит работу GPS и финансовых систем;
• новые алгоритмы шифрования, устойчивые к квантовому взлому;
• сверхточные системы навигации для космоса.

Пока это лишь теоретическая модель: ученым предстоит построить устойчивые квантовые сети на больших расстояниях и усовершенствовать атомные часы.