Ученые из Женевского университета доказали: можно проводить совместные измерения удаленных частиц, не сводя их вместе.

В основе этого прорыва — квантовая запутанность, связывающая частицы словно невидимой нитью, даже если они находятся на разных концах Вселенной.

Открытие может изменить квантовую связь и вычисления — теперь информацию можно считать только в момент измерения.

Команда даже составила «каталог» типов измерений, указав, сколько запутанных частиц нужно для каждого.

Результаты опубликованы в издании Physical Review X.

Квантовая физика давно вышла за рамки классических законов, объясняя поведение атомов и частиц.

Но измерения в этом мире — задача не из простых. Сам прибор влияет на то, что измеряет, искажая результат.

Квантовые измерения пока мало изучены, — говорит Алехандро Поза Керстхенс, физик из Женевского университета.

Раньше ученые сосредотачивались на состояниях систем — например, на запутанности или суперпозиции, которые применяются в квантовой криптографии. А вот как правильно измерять, разобрались не до конца.

Частицы, связанные на расстоянии

Квантовая связь будущего кодирует информацию в частицах, например, в фотонах. Чтобы ее прочесть, нужно измерить частицы. Но как сделать это для двух удаленных объектов, не сводя их вместе?

Исследователи доказали: если приборы сами используют запутанные частицы, совместные измерения возможны. Запутанность — это когда состояние одной частицы мгновенно влияет на другую, даже если они в разных галактиках.

Но есть нюанс: сложные измерения требуют больше запутанных ресурсов, — объясняет Поза Керстхенс.

Мы создали систему классификации, которая показывает, сколько частиц нужно для каждого типа измерений.

Где это пригодится

• Квантовая связь — информация передается безопасно, а считывается только при измерении.
• Квантовые компьютеры — можно распределять вычисления между машинами без передачи данных.

Наши методы позволяют избежать централизации, — говорит ученый.

Каждый квантовый компьютер измеряет свою часть, а итоговый результат собирается без физического перемещения данных. Это направление мы будем развивать.

Этот прорыв упростит создание:

• Защищенных каналов связи — информация не перехватывается, так как существует только в момент измерения.
• Масштабируемых квантовых компьютеров — задачи можно делить между устройствами без потерь.
• Новых экспериментальных методик — теперь ученые понимают, как проводить сложные измерения без прямого взаимодействия частиц.

Эксперименты проводились в контролируемых условиях. В реальном мире на запутанность влияют шумы, расстояния и декогеренция. Пока неясно, как технология поведет себя вне лаборатории.

Ранее ученые обнаружили запутанность между квазичастицами.