Физики решили задачу, над которой бились более 25 лет: они научились распознавать так называемые W-состояния — особый вид квантовой запутанности нескольких частиц. Это важный шаг к надежной квантовой телепортации и квантовым вычислениям. Работа опубликована в журнале Science Advances (SA).
Квантовая запутанность — явление, при котором частицы оказываются связаны так, что состояние одной мгновенно «отзывается» в другой, как бы далеко они ни находились. На этом строятся квантовые вычисления и передача информации. Но чтобы использовать запутанность, нужно уметь различать ее разные типы, а для W-состояний это долго не удавалось.
Ученые Киотского и Хиросимского университетов создали фотонную квантовую схему, которая использует особую «циклическую» симметрию W-состояний и выполняет квантовое преобразование Фурье. Это позволяет распознавать такие состояния, не прибегая к «квантовой томографии» — методу, который требует лавинообразно растущего числа измерений по мере увеличения числа частиц.
Работоспособность подхода подтвердили в эксперименте с W-состояниями трех фотонов. По словам одного из авторов, спустя более чем 25 лет после первого теоретического предложения удалось наконец получить «запутанное измерение» для W-состояния с настоящей экспериментальной демонстрацией. Это приближает создание практичных квантовых сетей и компьютеров. Отметим, что работа была опубликована в 2025 году и относится к области фундаментальной физики, где путь от демонстрации до реальных устройств обычно долгий.
Квантовая телепортация — не фантастическое перемещение предметов, а передача квантового состояния одной частицы другой на расстоянии, без физического переноса самой частицы. Это основа будущих квантовых сетей и защищенной связи. W-состояния ценны тем, что особенно устойчивы: даже если одна частица «выпадает», запутанность остальных сохраняется, что важно для надежных квантовых устройств.
Ранее ученые выяснили, что в Тихом океане молодая вода стареет, а старая молодеет.