Запутанность оказалась сомнительным другом квантовых компьютеров, Hi-Tech

Ученые собирают ионную ловушку - один из компонентов технической реализации кубита. Фото с сайта lbl.gov

Физики установили, что квантовая запутанность - коррелирование измерений физических характеристик объектов (например спинов фотонов), которая считалась "основной силой" квантовых компьютеров, может быть для них вредна. Использование некоторых особенно запутанных состояний приводит к тому, что подобные машины проигрывают своим классическим аналогам. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение доступно на сайте Американского физического общества.

В рамках своей работы, которая носила сугубо теоретический характер, исследователи изучали модель квантового компьютера, предложенную немцами Гансом Бригелем и Робертом Рауссендорфом в 2001 году. В рамках этой модели компьютер представляет собой бинарную функцию (программу), которая по очереди проводит измерения подсистем некоторой квантовой системы, представляющей собой начальные данные программы. Работа функции на каждом шаге определяется, в том числе, и результатами уже сделанных измерений.

В работе всякого квантового компьютера присутствует элемент случайности, поскольку он основан на принципах квантовой механики, в основе которой лежит понятие вероятности. В данной работе элемент случайности характеризовался так называемой геометрической мерой запутанности. В качестве системы, на которой проходила работа функции-программы использовалась система из n кубитов, а запутывались различные подмножества этой системы.

В результате исследователям удалось установить, что основная доля исходных состояний системы - состояния, при которых после работы программы геометрическая мера запутанности оказывается выше, чем если бы задачу на каждом этапе алгоритма решали подбрасыванием монетки в воздух. По словам исследователей, данный результат показывает, что, чтобы быть пригодными для практического исследования, квантовые компьютеры должны использовать не только явление квантовой запутанности, но и другие особенности микромира.