Физики использовали технологию квантовых сетей, чтобы исследовать взаимосвязь между общей теорией относительности Эйнштейна и квантовой механикой.
Исследования в области квантового интернета
Квантовый интернет — это направление развития квантовых вычислений. В квантовых сетях для передачи информации будет использоваться квантовая механика, а не электроны, бегущие по медным проводам, или отдельные фотоны, передаваемые по оптоволоконным кабелям.
Теоретически квантовый интернет может использовать запутанные частицы для более эффективной, быстрой и безопасной передачи данных.
Такие технологии пока не готовы к массовому внедрению. Однако новое исследование, опубликованное в журнале PRX Quantum, показывает, как зарождающаяся технология квантовых сетей может быть использована для изучения того, как искривлённое пространство-время влияет на квантовую механику.
Это будет первый подобный эксперимент.
Квантовая механика — мощный инструмент для понимания очень маленького мира атомов и частиц, но она не работает в масштабах Вселенной. Тем временем искривлённое пространство-время общей теории относительности объясняет гравитационные взаимодействия крупнейших структур во Вселенной, но не согласуется с квантовой механикой.
Поиск теории, объединяющей квантовую механику и относительность, был заветной целью современной физики на протяжении десятилетий.
«Взаимодействие между квантовой теорией и гравитацией — одна из самых сложных и увлекательных проблем современной физики», — говорит автор исследования Игорь Пиковски, профессор Технологического института Стивенса в США. «Квантовые сети помогут нам впервые проверить это взаимодействие в реальных экспериментах».
Пиковски и его коллеги предложили провести эксперимент с использованием запутанных W-состояний (квантовое состояние, включающее 3 квантовых бита, или кубита) в атомных часах и изучить, как на квантовые эффекты в этих системах влияет искривление пространства-времени вблизи Земли.
Атомные часы уже использовались для доказательства следствия из теорий Эйнштейна — «замедления времени», когда время течёт медленнее на орбите Земли (где гравитационное поле слабее), чем на поверхности планеты.
Исследователи говорят, что кубиты также должны испытывать влияние искривления пространства-времени и его воздействия на течение времени.
«Мы предполагаем, что квантовая теория действует везде, но мы действительно не знаем, так ли это, — говорит Пиковски. — Возможно, гравитация изменяет работу квантовой механики. На самом деле некоторые теории предполагают такие модификации, и квантовые технологии смогут это проверить».