Știrea care cutremură comunitatea științifică: teleportarea ar putea deveni posibilă.

Se pare că teleportarea nu mai este doar un concept sci-fi: Oamenii de știință de la Google Quantum AI și Universitatea Stanford au făcut un progres semnificativ în înțelegerea mecanicii cuantice. Ei au descoperit o "tranziție de fază indusă de măsurători" într-un sistem cuantic cu 70 de qubiți, ceea ce reprezintă un pas mare spre înțelegerea modului în care interacțiunile, măsurătorile și încurcarea se combină în universul cuantic. Acest studiu a dezvăluit, de asemenea, o formă noua de teleportare cuantică, deschizând noi orizonturi pentru viitoarele progrese în informaticii cuantice.

Existența transferului de informație a fost deja demonstrată prin experimentele științifice, dar acestea nu s-au realizat pe ființe umane. Motivul este că, dincolo de structura celulară, existența conștiinței și memoriei sunt două stadii pe care comunitatea științifică încă nu a reușit să le standardizeze.

Cercetari revoluţionare in domeniul fazelor cuantice

Într-un studiu recent publicat în Nature, cercetatorii de la Google Quantum AI și Universitatea Stanford au observat trecerea dintre aceste doua regimuri - cunoscut sub numele de "tranziție de fază indusă de măsurători" - într-un sistem cu până la 70 de qubiți, conform gadgetreport.ro. Aceasta este cea mai mare scală la care s-a studiat impactul măsurătorilor.

Cercetatorii au observat și semne ale unei noi forme de "teleportare cuantică" - transferul unei stari cuantice necunoscute de la un grup de qubiți la altul - ca rezultat al acestor măsuratori. Aceste descoperiri ar putea inspira dezvoltarea unor noi tehnici utile pentru calculul cuantic.

O reţea complexa de conexiuni

Încurcatura dintr-un sistem de qubiți poate fi vizualizată ca o rețea complicată de conexiuni. Când măsurăm un sistem încurcat, efectul asupra rețelei depinde de intensitatea măsurii. Aceasta ar putea distruge complet rețeaua sau ar putea tăia anumite fire ale rețelei, lăsându-le pe altele intacte.

A vedea această rețea încurcată în cadrul unui experiment este o provocare notorie. Rețeaua în sine este invizibilă, astfel încât cercetatorii pot doar să deduc existența ei prin observarea corelațiilor statistice între rezultatele mărimeilor qubiților.

Este nevoie de multe repetari ale aceluiași experiment pentru a deduce modelul rețelei. Aceasta și alte provocări au afectat experimentele anterioare și au limitat studiul tranzițiilor de fază induse de măsurători la sisteme de dimensiuni foarte mici.

Abordarea provocarilor experimentale

Pentru a depasi aceste obstacole, cercetatorii au folosit câteva trucuri experimentale. În primul rând, ei au schimbat ordinea operațiunilor astfel încât toate măsurările să poată fi realizate la sfârșitul experimentului, în loc să fie intercalate pe parcursul acestuia, reducând astfel complexitatea experimentului. În al doilea rând, ei au dezvoltat o noua metoda de a măsura anumite caracteristici ale rețelei cu un singur qubit "sondă".

Aceasta le-a permis să afle mai multe despre rețeaua încurcată din mai puține încercari ale experimentului decât era necesar anterior. În cele din urmă, sonda, precum toți qubiții, era sensibilă la zgomotul nedorit din mediul înconjurător.

De obicei, acest lucru este considerat un dezavantaj pentru că zgomotul poate perturba calculele cuantice. Cu toate acestea, cercetatorii au transformat acest defect într-o caracteristică prin observarea faptului că sensibilitatea sondei la zgomot depinde de natura rețelei încurcate din jurul ei. Prin urmare, ei ar putea folosi sensibilitatea sondei la zgomot pentru a deduce încurcătura întregului sistem.

Observatii si implicatii cheie

Echipa a examinat mai întâi această diferență de sensibilitate la zgomot în cele două regimuri de încurcătură și a observat comportamente foarte diferite. Când măsurările au avut prioritate asupra interacțiunilor (faza "dezmembrare"), firele pânzei au rămas relativ scurte.

Qubitul sondă era sensibil doar la zgomotul qubiților cei mai apropiati de el. În contrast, când măsurările au fost slabe și încurcarea s-a răspândit (faza "încurcare"), sonda a fost sensibilă la zgomotul din întregul sistem. Trecerea dintre aceste doua comportamente puternic contrastante este o semnatură a tranziției de fază induse de mărime, care este căutată.

Echipa a demonstrat, de asemenea, o noua formă de teleportare cuantică care apare natural ca urmare a mărimeilor: prin mărimea tuturor qubiților distanți, cu excepția a doi, într-o stare slab încurcat, s-a generat o încurcătura mai puternică între cei doi qubiți distanți. Capacitatea de a genera încurcătură indusă de mărime pe distanțe mari permite teleportarea observată în cadrul experimentului.

Stabilitatea încurcăturii în fața mărimeilor în faza de încurcare ar putea inspira noi scheme pentru a face calculul cuantic mai robust la zgomot. Rolul pe care îl joacă mărimeile în generarea de noi faze și fenomene fizice este, de asemenea, de interes fundamental pentru fizicieni.

"Incorporating measurements into dynamics introduces an entirely new playground for many-body physics, where many new and fascinating types of non-equilibrium phases could be discovered. In this work we explore some of these surprising and counterintuitive measurement-induced phenomena, but there is much more richness to be uncovered in the future.", a declarat Vedika Khemani, profesor la Stanford și coautor al studiului, potrivit gadgetreport.ro.