Квантовий «детектор брехні»: вчені довели, що великі системи справді підкоряються законам квантової механіки

Міжнародна команда фізиків уперше підтвердила: великі квантові системи не просто імітують дивні правила квантової механіки – вони їм справді підкоряються. Використовуючи тест Белла на 73 кубітах, дослідники виявили справжні квантові кореляції, які неможливо пояснити класичною фізикою. Цей прорив доводить, що квантові комп’ютери не лише ростуть, а й стають автентично квантовими, відкриваючи шлях до безпечнішого зв’язку та потужніших алгоритмів.

Джерело: ScienceNews

Чи можна довести, що гігантська квантова машина діє за правилами квантового світу – чи лише прикидається? Фізики з Лейденського університету (Нідерланди), Цінхуа в Пекіні та Чжецзян у Ханчжоу знайшли відповідь. Їхній “квантовий детектор брехні” – тест Белла, винахід видатного фізика Джона Белла, – розрізняє справжні квантові ефекти від імітації. Зі зрілістю квантових технологій такі перевірки стають критичними, і нова робота підняла планку: тестування кореляцій Белла на системах до 73 кубітів – базових “цеглинок” квантових комп’ютерів.

Квантова механіка пояснює поведінку найдрібніших частинок – атомів та електронів – у світі парадоксів. Один із них – квантова нелінійність: частинки миттєво впливають одна на одну, попри відстань. Хоч це здається неймовірним, ефект реальний – за нього 2022-го вручили Нобелівську премію з фізики. Дослідження фокусується на нелінійних кореляціях Белла: доказі, що система поводиться по-квантовому, а не класично.

План був амбітним, але оптимізована стратегія спрацювала. Замість прямих вимірів складних кореляцій Белла команда зосередилася на сильній стороні квантових пристроїв – мінімізації енергії. Результат перевершив очікування: на суперпровідному квантовому процесорі з 73 кубітами вони досягли енергетичних рівнів, недосяжних класично, – з відхиленням у 48 стандартних сигм, що виключає випадковість.

Та вчені пішли далі: сертифікували рідкісний тип нелінійності – справжні багатосторонні кореляції Белла, де задіяні всі кубіти. Це набагато складніше генерувати й перевіряти. Дослідники створили серію низькоенергетичних станів, які пройшли тест до 24 кубітів, ефективно підтвердивши кореляції.

“Квантові комп’ютери не просто більші – вони майстерніше демонструють справжню квантову поведінку”, – підсумовують автори.

Робота доводить: сертифікація глибоких квантових ефектів у великих системах – реальна, і на такому масштабі – вперше. Це крок до гарантії автентичності квантових машин. За межами теорії: контроль кореляцій Белла посилить квантові комунікації, зробить криптографію невразливою та прискорить нові алгоритми. У міру зростання квантових технологій такі тести – ключ до їхньої надійності.

Троє вчених отримали Нобелівську премію з фізіології або медицини 2025 року за відкриття класу імунних клітин, які захищають організм від аутоімунних атак на власні тканини. Лауреати поділять призовий фонд у 11 мільйонів шведських крон (близько 1 мільйона доларів США).