Учёные из Лейдена, Пекина и Ханчжоу провели «квантовый детектор лжи» и впервые подтвердили квантовое поведение системы из 73 кубитов. Эксперимент стал важным шагом для развития квантовых технологий и криптографии.
Может ли большой квантовый компьютер на самом деле работать по странным законам квантовой механики — или он просто умело их имитирует? Международная команда учёных из Лейдена, Пекина и Ханчжоу нашла способ ответить на этот вопрос.
Физики провели эксперимент, который можно назвать «квантовым детектором лжи» — тест Белла, разработанный знаменитым физиком Джоном Беллом. Этот тест показывает, использует ли система настоящие квантовые эффекты или лишь притворяется квантовой. Уникальность исследования в том, что его применили к сверхпроводящему квантовому процессору с 73 кубитами — это рекордный масштаб для подобных проверок.
Команда использовала стратегию, которая обошла сложные прямые измерения: вместо этого они сфокусировались на минимизации энергии — на том, что квантовые устройства умеют особенно хорошо. Результат оказался бесспорным: зафиксированные значения оказались на 48 стандартных отклонений ниже, чем позволила бы классическая физика. Это практически исключает вероятность случайности.
Далее учёные подтвердили наличие редкого типа квантовой нелокальности — подлинных многокомпонентных корреляций Белла. Это означает, что в эксперименте участвовали все кубиты системы, а не отдельные части. Команде удалось подготовить серию низкоэнергетических состояний, которые прошли этот тест на системах до 24 кубитов, что стало весомым доказательством истинного квантового поведения.
«Этот результат доказывает: квантовые компьютеры не просто становятся больше. Они становятся лучше в демонстрации своей квантовой сути», — отмечают авторы исследования.
Помимо фундаментального значения, такие тесты — ключ к развитию надёжной квантовой криптографии, коммуникаций и алгоритмов нового поколения. Теперь у учёных появился реальный инструмент, который может подтвердить: система действительно квантовая, а не выдаёт желаемое за действительное.