Три физика из ведущих американских университетов создали экспериментальный метод для изучения влияния гравитации на квантовые процессы. Игорь Пиковски из Технологического института Стивенса, Якоб Кови из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и Йоханнес Боррегаард из Гарварда опубликовали результаты своей работы на сайте PRX Quantum.
«Связь между квантовой физикой и гравитацией является одной из наиболее сложных и в то же время перспективных задач современной науки, — отметил Пиковски. — Наши экспериментальные данные предоставляют уникальную возможность проверки этого взаимодействия с использованием квантовых сетей»
Квантовые сети — это не просто крутые технологии связи, как обычный интернет или сотовые сети. Они работают на квантовых частицах, называемых кубитами, и используют квантовую запутанность для передачи данных. Это делает их супер надежными и открывает путь к созданию глобальных квантовых компьютеров, даже в космосе. Кроме того, квантовые сети дают нам новый способ исследовать пространство и время.
В ходе эксперимента ученые использовали запутанные W-состояния — это такая форма квантовой связи, которая сохраняется даже если один из узлов сети теряется. Они также применили методы телепортации квантовых состояний и использовали пары Белла, чтобы показать, как квантовые эффекты распределяются между участками с разной гравитацией.
Как итог, они обнаружили, что квантовые объекты ведут себя по-другому в искривленном пространстве-времени. Это помогает понять, как гравитация влияет на них. Исследование важно, потому что физики давно пытаются объединить квантовую теорию и общую теорию относительности.
Квантовая механика успешно описывает поведение частиц на нано(1E-9) и пико(1E-12) уровнях, тогда как общая теория относительности объясняет движение тел в гравитационных полях. Однако до настоящего момента не существует полной теоретической модели, объединяющей эти два подхода. Некоторые гипотезы предполагают, что гравитация может оказывать прямое влияние на квантовые свойства материи в определённых условиях.
«Мы исходим из предположения о всеобщей применимости квантовой механики, однако это остаётся предметом дальнейших исследований, — подчеркнул Пиковски. — Современные теории предполагают возможность корректировки квантового поведения под воздействием гравитации, и наши экспериментальные данные предоставляют инструмент для проверки этих гипотез».
Исследование квантовых сетей открывает новые возможности не только для разработки систем защищённой передачи информации, но и для углублённого понимания физических основ Вселенной. Результаты данной работы могут способствовать созданию единой теории квантовой гравитации, объединяющей микроскопические и макроскопические аспекты физической реальности.