Наука

Квантовая телепортация, вдохновленная черными дырами, преподнесла ученым сюрприз

arXiv: для высокой точности квантовой телепортации понадобилась «магия»
1200 800 600 400 600 600 200 200 895 505

Физики проверили, как лучше «перемешивать» квантовую информацию в протоколе телепортации, вдохновленном поведением черных дыр, и получили неожиданный результат: для высокой точности переноса вовсе не обязательна так называемая квантовая магия — особый ресурс, который считался необходимым. Работу выполнили Судханва Джоши и Сунил Кумар Мишра из Индийского технологического института (Банарасский индуистский университет). Препринт опубликован на сервере arXiv.

Квантовая телепортация — это перенос состояния одной частицы на другую без физического перемещения самого объекта. В протоколе, навеянном тем, как черные дыры «перемешивают» попавшую в них информацию, ученые сравнили два способа такого перемешивания: схемы Клиффорда, не требующие «квантовой магии», и случайные преобразования Хаара, которые обычно ее используют.

«Квантовая магия» — это особый вычислительный ресурс: сложные квантовые состояния и операции (например, случайные унитарные преобразования, выбранные по мере Хаара), которые позволяют решать задачи, недоступные для более простых, «стабилизаторных» схем.

В среднем оба подхода давали одинаковую точность телепортации. Разница была в стабильности: подход Хаара оказался гораздо надежнее. В одном сравнении на восьми кубитах разброс результатов у схем Клиффорда был примерно в 40 тысяч раз больше. С ростом системы точность клиффордовского подхода приближалась к идеальной, а стабильность улучшалась, хотя метод Хаара оставался надежнее.

Выяснилось и то, что одно лишь добавление «квантовой магии» результат не улучшает: способ декодирования должен соответствовать способу перемешивания. Иными словами, важен не отдельный «магический» ресурс, а согласованность всех частей протокола.

Авторы подчеркивают, что это теоретический результат, полученный на идеализированных моделях, поэтому выводы предстоит перепроверить — но они уже намекают, что роль «квантовой магии» в подобных задачах может быть переоценена.

Ранее астрономы сократили срок жизни Солнечной системы в миллиард раз.