I ricercatori di Aalto hanno utilizzato un computer quantistico IBM per esplorare un'area trascurata della fisica, e hanno sfidato nozioni centenarie sull'informazione a livello quantistico.

Le regole della fisica quantistica, che regolano il comportamento delle cose piccolissime, utilizzare operatori matematici chiamati hamiltoniani hermitiani. Gli operatori hermitiani hanno sostenuto la fisica quantistica per quasi 100 anni, ma recentemente, i teorici si sono resi conto che è possibile estendere le sue equazioni fondamentali all'uso di operatori hermitiani che non sono hermitiani. Le nuove equazioni descrivono un universo con il suo peculiare insieme di regole:ad esempio, guardandosi allo specchio e invertendo la direzione del tempo, dovresti vedere la stessa versione di te come nel mondo reale. Nel loro nuovo documento, un team di ricercatori guidato da Docent Sorin Paraoanu ha utilizzato un computer quantistico per creare un universo giocattolo che si comporta secondo queste nuove regole. Il team include il Dr. Shruti Dogra dell'Università di Aalto, primo autore del saggio, e Artem Melnikov, dal MIPT e Terra Quantum.

I ricercatori hanno realizzato qubit, la parte del computer quantistico che esegue i calcoli, comportarsi secondo le nuove regole della meccanica quantistica non hermitiana. Hanno dimostrato sperimentalmente un paio di risultati entusiasmanti che sono vietati dalla normale meccanica quantistica hermitiana. La prima scoperta è stata che l'applicazione di operazioni ai qubit non conservava le informazioni quantistiche, un comportamento così fondamentale per la teoria quantistica standard da portare a problemi attualmente irrisolti come il paradosso dell'informazione del buco nero di Stephen Hawking. Il secondo risultato entusiasmante è arrivato quando hanno sperimentato due qubit entangled.

L'entanglement è un tipo di correlazione che compare tra qubit, come se avessero una connessione magica che li fa comportare in sincronia l'uno con l'altro. Einstein era notoriamente a disagio con questo concetto, riferendosi ad esso come "azione spettrale a distanza". Sotto la fisica quantistica regolare, non è possibile alterare il grado di entanglement tra due particelle manomettendo da solo una delle particelle. Però, nella meccanica quantistica non hermitiana, i ricercatori sono stati in grado di alterare il livello di entanglement dei qubit manipolandone solo uno, un risultato che è espressamente vietato nella fisica quantistica regolare.

"La cosa eccitante di questi risultati è che i computer quantistici sono ora abbastanza sviluppati da iniziare a usarli per testare idee non convenzionali che finora sono state solo matematiche, " ha detto Sorin Paraoanu. "Con il presente lavoro, L'"azione spettrale a distanza" di Einstein diventa ancora più spaventosa. E anche se capiamo molto bene cosa sta succedendo, ti dà ancora i brividi."

La ricerca ha anche potenziali applicazioni. Parecchi nuovi dispositivi ottici oa microonde sviluppati negli ultimi tempi sembrano comportarsi secondo le nuove regole. Il presente lavoro apre la strada alla simulazione di questi dispositivi su computer quantistici.

La carta, "Simulazione quantistica della rottura della simmetria parity-time con un processore quantistico superconduttore, " è pubblicato in Fisica delle comunicazioni .