Как квантовые сети приближают разгадку тайн пространства и времени
Грандиозный шаг вперед в экспериментальной физике сделали ученые Университета Иллинойса и Гарварда, разрабатывая совершенно свежий подход к исследованию стыка двух самых загадочных теорий современности — квантовой механики и гравитации. Благодаря последним достижениям в области квантовых сетей, исследовательская группа, в числе которой — талантливый Игорь Пиковский, предложила невероятно перспективную схему, способную наконец-то дать ответы на вопросы, которые десятилетиями волнуют физиков по всему миру.
Современные технологии квантовой связи уже выдвигаются в лидеры следующей технологической революции: они обеспечивают передачу информации между квантовыми компьютерами посредством коррелированных (запутанных) квантовых состояний. Раньше основное внимание уделялось безопасности и будущему интернету, но теперь стало ясно, что эти сети могут служить инструментом для проверки самих законов природы. Это новое поле экспериментов вдохновляет своим потенциалом и оптимизмом.
Экспериментальная идея: атомные часы и суперпозиция в гравитационном поле
В центре внимания новой экспериментальной концепции — сеть из атомных часов, распределённых в пространстве так, чтобы они попадали в разные участки гравитационного поля. Ключевая особенность: эти часы могут быть приведены в состояние суперпозиции, при котором они “существуют” одновременно в нескольких положениях. Благодаря предсказаниям Эйнштейна, хорошо известно, что время течет быстрее или медленнее в зависимости от силы гравитационного поля — например, на поверхности планеты или вдали от нее.
Если атомные часы, находясь в состоянии суперпозиции, окажутся в регионах с различным гравитационным воздействием, то их “внутреннее” время будет идти неодинаково. Это явление не только подтверждает обобщенную теорию относительности, но и позволяет взглянуть на последствия гравитационного влияния для самого квантового состояния частиц. Таким образом, возможно зарегистрировать ранее недосягаемые эффекты взаимодействия гравитации и квантовых явлений — шаг к разрешению одной из величайших загадок физики.
Квантовые технологии нового поколения на службе науки
Для осуществления столь амбициозного замысла команда ученых предлагает использовать передовые методы: квантовую телепортацию и запутанные атомные состояния. Эти методы открывают возможность обмена квантовой информацией между удалёнными участками сети и позволяют отслеживать, какие преобразования происходят при воздействии гравитационных сил.
“До сих пор считалось само собой разумеющимся, что квантовая механика применима в любых условиях, — рассказывает Игорь Пиковский. — Но на самом деле мы еще никогда не проверяли это напрямую в искажённом пространстве-времени, рядом с массивными небесными телами. Теперь же у нас появляется шанс осуществить такой эксперимент и получить первый в истории реальный результат, который приблизит нас к объединению фундаментальных теорий воедино.”
Для практической реализации эксперимента ученые видят перспективу в использовании сложных квантовых сетей, способных не только обеспечить сверхсекретную связь и вычисления, но и стать лабораторией для самых дерзких теоретических проверок.
Новые горизонты: будущее фундаментальных исследований
Вдохновляющие успехи в области квантовых батарей и рекордной скорости передачи данных подчеркивают возможности инновационных экспериментальных платформ для фундаментальной науки. Игорь Пиковский и его команда уверенно смотрят в будущее, где эксперименты с квантовыми сетями откроют путь к пониманию природы времени и пространства. Научные горизонты расширяются, и человечество на шаг ближе к разгадке того, как устроена реальность на самом глубоком уровне.
Объединяя усилия университетов Иллинойса и Гарварда, исследователи не только разрабатывают технологии будущего, но и дают всему миру надежду на новые открытия, которые способны перевернуть наши представления о Вселенной. Возможности квантовых сетей впечатляют, а перспективы измерения и понимания гравитации на квантовом уровне становятся всё реальнее.
Источник: www.gazeta.ru
