Коллектив авторов - Квантовый мир. Невероятная теория в самом сердце мироздания

Другим увлекательным открытием стало наличие корреляции между дискордом и точностью квантовых датчиков. Используя компьютер DQC1 , квантовые датчики продемонстрировали, что дискорд обеспечивает увеличение квантовыми механизмами точности измерений.

Однако в научных кругах практическая значимость дискорда остается спорным вопросом, и некоторые исследователи скептически относятся к его роли. В основном потому, что потребовалось много лет для достижения ясного понимания дискорда как важной и применимой физической величины. И чем больше для него находится применений, тем более популярным становится такое понимание.

Одно из самых увлекательных открытий было сделано в 2012 году, когда группа ученых под руководством Майла Гу из Центра квантовых технологий Наньянского технологического университета (Сингапур) и Пинг Коя Лама из Австралийского национального университета в Канберре продемонстрировали убедительную связь между квантовой эффективностью и дискордом. Они показали, что увеличение количества информации о зашифрованном секретном сообщении, которая может быть извлечена с помощью настоящей квантовой машины, эквивалентно затраченному в этом процессе дискорду.

Когда-то смутная перспектива применения дискорда стремительно превращается в ключевое направление исследований, ведь имеются четкие свидетельства того, что шумные квантовые устройства являются следующей ступенью в увеличении эффективности квантовых технологий. Дискорд может сыграть роль даже в нашем понимании перехода между квантовым и классическим, который объясняет возникновение нашего повседневного жизненного опыта в реальном мире, а также в решении других фундаментальных проблем физики. Вполне вероятно, что однажды измерения повышенного квантового характера будут использоваться в самых современных датчиках для исследований геофизики и в других областях.

Квантовая телепортация

Рекорд дальности квантовой телепортации между двумя точками на Земле составил 143 километра. Он был установлен в 2012 году группой исследователей под руководством Антона Цайлингера из Венского университета. Мировой рекорд дальности квантовой телепортации по оптоволоконным сетям был установлен в сентябре 2016 года, когда две независимые группы передали квантовую информацию на расстояние в 6,2 километра.

Суперпозиция

Крупнейшим объектом, существовавшим в двух квантовых состояниях одновременно, является облако из 10 000 атомов рубидия.

Передача через космос

Первая квантовая передача через космическое пространство была совершена в 2014 году, когда фотоны в четырех разных квантовых состояниях (требуемый минимум для квантовой криптографии) были отправлены в космос и вернулись обратно, отразившись от пяти спутников, находящихся на расстояниях около 2600 километров друг от друга.

Мы склонны думать, что взаимодействие квантовой физики и биологии кончается на коте Шрёдингера (хотя Эрвин Шрёдингер не рассчитывал, что его несчастный кот станет чем-то большим, чем просто метафора). В действительности при написании в 1944 году книги «Что такое жизнь» он рассуждал, что живые организмы будут делать все возможное, чтобы воспрепятствовать расплывчатости квантовой физики. Но так ли это на самом деле?

Квантовая механика кажется нам очень странной, поскольку мы не можем увидеть ее проявления в наблюдаемом мире. Более того, их воздействие обычно ограничено мельчайшими составляющими вещества, лежащими за пределами наших чувств, например электронами или атомами. А когда триллионы микроскопических частиц собираются вместе внутри больших объемных объектов, вся квантовая таинственность как бы смывается последовательными колебаниями молекул, или шумом.

Вот почему ученым приходится исследовать квантовые явления в разреженных лабораторных условиях. Они должны охлаждать все до абсолютного нуля, выкачивать весь воздух и ограждать свои опыты от любых посторонних вибраций. Только тогда они смогут обнаружить тонкие квантовые явления.

Жизнь – горячая, беспорядочная и сложная. Она идет внутри органических клеток, полных толкающихся частиц, которые порождают какофонию молекулярных шумов. Складывается впечатление, будто последнее, что там можно было бы найти, – это квантовая механика. Тем не менее в последние годы становится все яснее, что квантовое поведение проявляется и внутри живых клеток. Возможно, оно объяснит фотосинтез, работу энзимов, как ориентируются в пространстве птицы и даже как работает ДНК. Кажется, жизнь эволюционировала для использования таинственности квантовой механики, чтобы не дать нам умереть.