新しい物理規則は量子コンピューターでテストされます

Aaltoの研究者は、IBM量子コンピューターを使用して物理学の未知の領域を探索し、量子レベルでの情報の100年にわたる理解に挑戦してきました。

非常に小さな物体の振る舞いを支配する量子物理学の規則は、エルミートハミルトニアンと呼ばれる数学演算子を使用します。エルミート演算子は100年近く量子物理学の中心でしたが、最近、理論家はその基本方程式を拡張してエルミートではない演算子を使用できることに気づきました。

新しい方程式は、独自の一連のルールで宇宙を記述します。たとえば、鏡を見て時間の方向を変えると、現実の世界と同じバージョンの自分が見えるはずです。

彼らの新しい仕事では、研究者のチームが量子コンピューターを使用して、これらの新しい規則に従って動作する人工宇宙を作成しました。

科学者たちは、計算を実行する量子コンピューターの一部であるキュービットに、非エルミート量子力学の新しい規則に従って動作するように強制しました。彼らは、通常のエルミート量子力学では禁じられているいくつかの刺激的な結果を実験的に示しました。

最初の発見は、量子ビットに演算を適用しても量子情報が保存されないことでした。これは、標準的な量子論にとって非常に基本的な動作であるため、スティーブンホーキングのブラックホール情報パラドックスなどの現在未解決の問題につながります。 2番目のエキサイティングな結果は、2つの絡み合ったキュービットを実験したときに得られました。

エンタングルメントは、キュービットが互いに同期して動作するようにする魔法の接続があるかのように、キュービット間で発生する一種の相関関係です。アインシュタインはこの概念に不快感を覚え、「遠隔作用」と呼んでいた。

通常の量子物理学では、粒子の1つに自分で作用して、2つの粒子間のもつれの程度を変えることは不可能です。しかし、非エルミート量子力学では、研究者はキュービットの1つだけを操作することで、キュービットのエンタングルメントのレベルを変更することができました。これは、通常の量子物理学では明らかに禁止されています。

「これらの結果で最もエキサイティングなことは、量子コンピューターが、これまで数学的なものでしかなかった型破りなアイデアをテストするために使用できるようになったということです」と著者のSorinParaoanu氏は述べています。 「実際の仕事で、」アインシュタインの遠隔作用はさらに不気味になります。私たちは何が起こっているのかをよく理解していますが、それでも私たちは震えます。」

この研究には、潜在的な用途もあります。最近開発されたいくつかの新しい光学またはマイクロ波デバイスは、新しい規制に従って動作しているようです。この作業は、量子コンピューターでのこれらのデバイスのシミュレーションへの道を開きます。