Физики построили квантовый детектор лжи

Можете ли вы доказать, ведёт ли большая квантовая система себя действительно в соответствии со странными законами квантовой механики — или это только выглядит так? В новаторском исследовании физики из Лейдена, Пекина и Ханчжоу нашли ответ на этот вопрос.

Это можно назвать «квантовым детектором лжи»: тест Белла, разработанный знаменитым физиком Джоном Беллом. Этот тест показывает, использует ли машина, такая как квантовый компьютер, истинно квантовые эффекты или просто их имитирует.

По мере того как квантовые технологии становятся всё более зрелыми, требуются всё более строгие проверки «квантовости». В этом новом исследовании учёные вышли на следующий уровень, тестируя корреляции Белла в системах с числом кубитов до 73.

В исследовании участвовала международная команда: теоретики Йорди Тура, Патрик Эмонтс, аспирантка Мэнъяо Ху из Лейденского университета вместе с коллегами из Пекинского университета (Пекин) и экспериментальные физики из Чжэцзянского университета (Ханчжоу).

Вместо того чтобы пытаться напрямую измерить сложные корреляции Белла, команда сосредоточилась на том, что квантовые устройства уже умеют делать хорошо: на минимизации энергии.

И это окупилось. Команда создала специальное квантовое состояние, используя 73 кубита в сверхпроводящем квантовом процессоре, и измерила энергии, значительно более низкие, чем те, что были бы возможны в классической системе. Разница была разительной — 48 стандартных отклонений — что делало почти невозможным предположение, что результат был случайным.

Но команда на этом не остановилась. Они пошли дальше и подтвердили наличие редкого и более требовательного типа нелокальности — известного как истинные многокомпонентные корреляции Белла. При таком виде квантовой корреляции все кубиты в