Совсем не магия. Ученые доказали возможность эффективной и простой квантовой телепортации
Физики исследовали новый протокол квантовой телепортации и выяснили, что высокая точность передачи данных может быть достигнута без использования задействования сложных ресурсов.
В рамках теоретического исследования, результаты которого опубликованы на сервере препринтов arXiv, физики Судханва Джоши и Сунил Кумар Мишра из Индийского технологического института (Университет Банарас Хинда) обратились к одной из самых интригующих загадок космоса — поведению информации по горизонту событий черной дыры.
Считается, что эти экстремальные объекты выступают мощными генераторами квантовой информации во Вселенной. Они перемешивают все, что внутрь них попадает. Однако квантовая механика требует сохранения данных, а теоретические предположения о соединении двух черных дыр с помощью червоточин предполагают возможность восстановления поглощенной информации.
Вдохновленные этой идеей исследователи создали специальные квантовые схемы для моделирования таких процессов, чтобы проверить, какая именно вычислительная мощность нужна для эффективного перемешивания и последующей телепортации данных.
В ходе работы ученые сравнили два подхода к квантовым операциям: схемы Клиффорда, которые могут эффективно моделироваться обычными компьютерами, и случайные операции Хаара, имеющие более сильные вычислительные способности.
Полученные результаты принесли неожиданный сюрприз: в среднем оба подхода обеспечили совершенно одинаковую точность телепортации квантового состояния. Однако анализ устойчивости показал определенные отличия. В системе из восьми кубитов разброс точности для схем Клиффорда оказался примерно в 40 000 раз больше, чем для подхода Хаара, что делает последний значительно более стабильным. Кроме того, выяснилось, что по мере масштабирования моделей точность метода приближается к идеальной, если процесс декодирования точно соответствует способу кодирования.
Несмотря на то, что о реальной телепортации через настоящие черные дыры говорить еще рано, это фундаментальное исследование существенно расширяет понимание поведения сложных квантовых систем. Работа показывает, что способность успешно передавать и восстанавливать квантовую информацию не обязательно требует задействования сложных вычислительных ресурсов.
Полученные выводы могут стать важным ориентиром для будущих экспериментов на реальном квантовом оборудовании, приближая ученых к разгадке тайн пространства-времени.