Коллектив ученых Франции и Китая углубил понимание квантовой контекстуальности и исследовалее потенциальные свойства.
Понятие контекстуальности играет ключевую роль в квантовых вычислениях и является их потенциальным преимуществом по сравнению с обычными вычислениями. В классической физике измерения просто “открывают” или “раскрывают” существующие свойства объекта. Например, если измерить длину палки, то результат просто уточнит её свойство в сантиметрах.
Однако в квантовой механике дела обстоят иначе. Измерение может фактически поменять состояние квантовой системы, и результат будет зависеть от других вычислений, которые в ней производятся.
В процессе исследования, опубликованного в Physical Review Letters, ученые рассматривали односистемный вариант нелокальности Белла. Нелокальность Белла – это еще одно удивительное явление квантовой механики, которое связано с квантовой спутанностью. Согласно этому принципу, измерения, произведенные на спутанных частицах, могут коррелировать, даже если они проводятся одновременно на большом расстоянии друг от друга.
Специально разработанная техника пространственной модуляции света обеспечивает высокую точность подготовки и наблюдения за состоянием квантов. Один из способов представления квантовых состояний – кодирование пространственного режима фотона.
В ходе эксперимента обнаружилось необычное явление. Результаты превысили ожидаемые значения на 68 стандартных отклонений. Данные не соответствовали привычному поведению частиц, а это редко происходит случайно.
Отклонение было зафиксировано при анализе так называемого неконтекстуального неравенства. В общем смысле, неконтекстуальные неравенства – это математические формулы, которые должны выполняться, если измерения не зависят от контекста (т.е. других измерений). Несоответствие неравенствам, обнаруженное учеными, указывает на наличие контекстуальности – уникальной особенностью квантовых систем.
Суть в том, что в ходе эксперимента степень контекстуальности достигла нового рекорда. Это можно определить, сравнивая количество контекстуальности в локальной системе, с общими максимальными значениями. Соотношение достигло 0,274, что является самым большим результатом для экспериментов на одной частице.
Таким образом исследователи не только продемонстрировали наличие квантовой контекстуальности, но и проложили путь для дальнейшего изучения этого явления и его возможного использования в вычислениях. Такое открытие, как отмечают ученые, “создает основу для наблюдения большего количества квантовых корреляций и обладает потенциалом для продвижения реализации квантовых вычислений в различных физических системах”.