Fekete lyukak mintájára vizsgálták a kvantumteleportációt – meglepő eredmény született
Az indiai Banaras Hindu Egyetemen működő Indiai Műszaki Intézet két fizikusa, Sudhanva Joshi és Sunil Kumar Mishra matematikai modell segítségével vizsgálta, hogyan keveredhet össze, majd állítható helyre a kvantuminformáció a fekete lyukak működését utánzó körülmények között. A kutatásról a ScienceAlert számolt be.
A fekete lyukak az univerzum legtitokzatosabb objektumai közé tartoznak. Ha valami átlépi az eseményhorizontot – azt a határt, amelyen túlról még a fény sem juthat vissza –, a külvilág számára elérhetetlenné válik. A fizikusokat régóta foglalkoztatja, hogy mi történik az így eltűnő információval, hiszen a kvantummechanika törvényei szerint az nem semmisülhet meg egyszerűen. Az egyik elméleti elképzelés szerint két, megfelelő módon összekapcsolt fekete lyuk között az információ akár visszanyerhető is lenne, a kapcsolatot pedig egy féreglyuk biztosíthatná, amely a téridő két távoli pontját összekötő, egyelőre hipotetikus átjáró.
A kvantumteleportáció nem azt jelenti, amit a sci-fi filmekben látunk: nem emberek vagy tárgyak tűnnek el az egyik helyen, hogy megjelenjenek a másikon. Ehelyett egy részecske kvantumállapota kerül át egy másik rendszerbe, az úgynevezett kvantum-összefonódás és hagyományos kommunikáció segítségével.
Az indiai kutatók arra voltak kíváncsiak, hogy a fekete lyukak működését utánzó teleportációhoz mennyire összetett kvantumműveletekre van szükség. Két különböző matematikai megközelítést hasonlítottak össze: az egyik az úgynevezett Clifford-műveletekre épült, amelyek hagyományos számítógéppel is hatékonyan szimulálhatók, a másik pedig összetettebb, véletlenszerű kvantumműveleteket alkalmazott. Utóbbiak rendelkeznek egy különleges erőforrással, amelyet a fizikusok kvantumvarázslatnak neveznek. Ez nem természetfeletti jelenség, hanem olyan számítási tulajdonság, amely bizonyos feladatoknál lehetővé teszi, hogy a kvantumszámítógépek túllépjenek a hagyományos gépekkel hatékonyan utánozható műveleteken.
A kutatók legnagyobb meglepetésére a két módszer átlagosan pontosan ugyanolyan teleportációs eredményt adott, noha az egyik egyáltalán nem igényelt kvantumvarázslatot az információ összekeveréséhez. Az arXiv tudományos adatbázisában közzétett tanulmány megállapítása szerint „a kvantumvarázslat nélküli Clifford-műveletek átlagosan ugyanolyan jól teleportálnak, mint a Haar-féle véletlen műveletek”.
Az átlag azonban elfedett egy jelentős különbséget: nyolc kvantumbit vizsgálatakor a Clifford-módszer eredményeinek szóródását mérő variancia mintegy negyvenezerszer nagyobb volt, vagyis a másik módszer jóval kiszámíthatóbban teljesített. A számítások azt is megmutatták, hogy a modell méretének növelésével az egyszerűbb módszer pontossága egyre inkább megközelítheti a tökéletest, ehhez azonban az információ visszafejtését megfelelően kell hozzáigazítani a korábbi összekeveréshez.
Az új eredmény nem bizonyítja, hogy valódi fekete lyukakon keresztül lehet teleportálni, és azt sem, hogy a módszer a gyakorlatban ugyanilyen jól működne. A kutatás egyelőre nem esett át független szakértői lektoráláson, így további vizsgálatok szükségesek az eredmények megerősítéséhez.
