Квантова телепортація на основі чорної діри стала для вчених несподіванкою

Вважається, що всередині чорної діри квантова інформація перемішується практично до невпізнання. Але якщо з’єднати дві чорні діри чорною дірою, стає можливим щось неймовірне: інформація, поглинена однією чорною дірою, може з’явитися з іншої. Ця теоретична ідея надихнула фізиків на розробку особливого методу квантової телепортації. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише ScienceAlert.

Квантова телепортація працює зовсім не так, як телепортація у науковій фантастиці. У цьому випадку не відбувається переміщення фізичної матерії. Натомість квантовий стан однієї частинки передається іншій із використанням квантової заплутаності та класичного каналу передачі даних.

Квантова заплутаність — явище з квантової механіки, коли властивості одного об’єкта нерозривно пов’язані з властивостями іншого об’єкта, навіть якщо вони знаходяться на величезній відстані. Квантова телепортація дозволяє відтворити квантовий стан на величезній відстані, при цьому нікому нікуди не потрібно переміщатися.

У квантових обчисленнях існує поняття "квантова магія". Воно дозволяє квантовим комп’ютерам виконувати певні обчислення, які звичайні комп’ютери не можуть ефективно відтворити.

Вважається, що чорні діри швидше за все у Всесвіті перемішують квантову інформацію. Потрапляючи всередину, вона настільки сильно перемішується, що відновити вихідні дані стає неймовірно складно. Але, згідно із законами квантової механіки, Всесвіт не може просто знищити квантову інформацію. Теоретично, якщо дві чорні діри пов’язані між собою, інформацію, перемішану в одній із них, можна витягти за допомогою іншої.

Фізики розробили протоколи квантової телепортації, натхненні цією теорією. Замість реальних чорних дір вони використовували квантові схеми, що імітують процес перемішування інформації в чорній дірі. Вчені провели аналіз двох різних способів перемішування квантової інформації в рамках протоколу телепортації, заснованого на моделі чорної діри. Перший спосіб дозволяє створювати квантову заплутаність і маніпулювати квантовою інформацією, однак не вимагає "квантової магії". Другий спосіб вимагав цієї "магії".

Фізики порівняли точність телепортації квантової інформації в кожному випадку. Результати стали великою несподіванкою. У середньому обидва підходи забезпечили абсолютно однакову точність квантової телепортації. І все ж перший метод показав, що квантова телепортація є більш ефективною.

Це не означає, що фізики навчилися телепортувати інформацію через реальні чорні діри. Але ця робота може стати основою для перевірки протоколів квантової телепортації на реальному квантовому обладнанні. Це може допомогти фізикам краще зрозуміти не тільки незвичайну поведінку квантової інформації, але й те, що може знадобитися для вилучення інформації з чорних дір.

Інші новини науки

• Міст Ейнштейна: у космосі є несподівані проходи до інших реальностей, і туди можна потрапити.