Оказалось, что в квантовом мире «эффекта бабочки» не существует
Logo
Cover

Произведения фантастики учат нас не вмешиваться в ход истории, если нам вдруг довелось оказаться в прошлом. Возможно, для классической физики правило «эффекта бабочки» действительно работает, но в случае квантовой физики реальность, на удивление, оказывается более стабильной.

В классической фантастике путешественники во времени должны подчиняться важному правилу — не совершать в прошлом даже незначительных изменений, чтобы не вызвать «эффект бабочки» — лавину непредсказуемых изменений, приводящих к катастрофическим последствиям: настоящее может стать совершенно иным, а ваши родители — никогда не встретиться.

Однако законы квантовой механики не настолько суровы, как доказали ученые из Национальной лаборатории Лос-Аламос (США) при помощи квантового компьютера, пишет Science Daily.

«На квантовом компьютере нет проблем смоделировать эволюцию, обратную во времени, или запустить процесс назад в прошлое, — сказал Николай Синицын, один из исследователей. — Так что мы действительно можем наблюдать, что происходит с комплексным квантовым миром, если мы отправимся назад во времени, разрушим что-нибудь и вернемся. Мы обнаружили, что мир выживет, то есть эффекта бабочки в квантовой механике нет».

При помощи квантового процессора IBM-Q команда ученых создала комплексную систему с помощью квантовых ворот и продемонстрировала причину и последствия, запустив ее вперед и назад во времени. Модель включала двух гипотетических субъектов, Элис и Боба, у которых было по кубиту — квантовому биту информции.

В данном сценарии Элис из настоящего отсылала свой кубит в прошлое. В этом моменте Боб взаимодействовал с этим кубитом, измеряя его. Затем он отсылал послание в будущее, где Элис проверяла кубит.

Если бы правила «эффекта бабочки» были верны для квантового мира, то незначительное воздействие Боба на кубит, связанный с таким большим числом переменных, должно полностью изменить систему в настоящем. Однако этого не произошло. Кубит Элис вернулся назад относительно невредимым, и она смогла восстановить информацию, которую он нес. Любопытно то, что именно большое количество переменных на самом деле спасло его от повреждений — информация в настоящем кубита была спрятана в квантовых корреляциях в глубинах прошлого. Эту сеть связей не так-то просто разрушить.

Еще страннее то, что чем дальше в прошлое направляется кубит, тем сложнее становится система и тем меньше ущерба от квантовых помех.

«Мы обнаружили, что представление о хаосе в классической физике и в квантовой механике следует понимать по-разному», — пояснил Синицын.

У эксперимента есть практическая ценность. Во-первых, поскольку классический процессор не может провести подобное моделирование, его можно использовать для того, чтобы проверить, действительно ли квантовый компьютер работает по квантовым принципам. Во-вторых, результаты можно использовать для создания новых протоколов безопасности информации в квантовых системах.

Квантовый компьютер для коммерческого использования компания IBM впервые представила на прошлогодней выставке CES в Лас-Вегасе. Стеклянную капсулу с процессором на 20 кубитов можно арендовать на время через облачный сервис.