Что покажут квантовые часы: сломается ли теория Эйнштейна

Квантовые сети, обычно рассматриваемые как основа будущего глобального интернета и связки квантовых компьютеров, неожиданно нашли новое применение. Международная группа исследователей показала, что такие системы могут использоваться для проверки фундаментальных физических теорий. Работа опубликована в журнале PRX Quantum.

Учёные предложили с помощью распределённых квантовых часов исследовать, как гравитация влияет на течение времени. Эти часы способны фиксировать малейшие различия, вызванные искривлением пространства-времени. Таким образом, квантовые сети могут "почувствовать" сам эффект гравитации.

Ранее физики Игорь Пиковский и Йоханнес Боррегаард предлагали подобные идеи. В новой работе вместе с лабораторией Джейкоба Кови они представили конкретный метод, основанный на применении W-состояний (особой формы квантовой запутанности) и интерференции частиц. Развитие технологий телепортации и передачи запутанных кубитов делает такие эксперименты принципиально осуществимыми.

Почему это важно

Главная задача физики — примирить квантовую механику и общую теорию относительности Эйнштейна. Мы знаем, что время рядом с массивными объектами замедляется — этот факт подтверждён множеством экспериментов. Но влияние гравитации на квантовые частицы в состоянии суперпозиции ещё ни разу не проверялось.

Прикладные перспективы

• создание эталонных квантовых часов и систем навигации с беспрецедентной точностью;
• улучшение GPS и финансовых синхронизаций;
• новые криптографические алгоритмы, устойчивые к взлому квантовыми компьютерами;
• разработка сверхточной космической навигации.

Пока это лишь теоретическая модель. Чтобы провести такие эксперименты, предстоит создать устойчивые квантовые сети на больших расстояниях и усовершенствовать атомные часы.