ჩვენ გარშემო არსებულ სამყაროს იმიტომ ვხედავთ, რომ სინათლე შთაინთქმება ჩვენი ბადურას სპეციალიზებული უჯრედების მიერ. მაგრამ შეიძლება თუ არა, დავინახოთ რაიმე სინათლის შთანთქმის გარეშე? რამდენად გასაკვირიც უნდა იყოს, პასუხი არის — დიახ.

წარმოიდგინეთ, რომ გაქვთ კამერის კარტრიჯი, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს კინოფირის რულონს. რულონი იმდენად მგრძნობიარეა, რომ თუნდაც ერთ ფოტონთან შეხებაც კი გაანადგურებს მას. ჩვენი ყოველდღიური საშუალებებით, შეუძლებელია იმის გარკვევა, არის თუ არა ფირი კარტრიჯში, მაგრამ კვანტურ სამყაროში ამის ცოდნა შესაძლებელია. 2022 წლის ნობელის პრემიის ერთ-ერთი ლაურეატი ფიზიკაში, ანტონ ცაილინგერი, იყო პირველი, ვინც ექსპერიმენტულად განახორციელა ურთიერთქმედების გარეშე ექსპერიმენტის იდეა ოპტიკის გამოყენებით.

ახლა, კვანტურ და კლასიკურ სამყაროებს შორის კავშირის შესწავლისას, შრუტი დოგრამ, ჯონ ჯ. მაკკორდმა და გეორგე სორინ პარაოანუმ ალტოს უნივერსიტეტიდან, აღმოაჩინეს ახალი და ბევრად უფრო ეფექტური გზა ურთიერთქმედების გარეშე ექსპერიმენტების ჩასატარებლად. ჯგუფმა გამოიყენა ტრანსმონური მოწყობილობები — ზეგამტარი სქემები, რომლებიც შედარებით დიდია, მაგრამ მაინც ავლენს კვანტურ ქცევას — კლასიკური ინსტრუმენტების მიერ წარმოქმნილი მიკროტალღური იმპულსების არსებობის დასადგენად. მათი კვლევა ახლახან გამოქვეყნდა ჟურნალ Nature Communications-ში.

მიუხედავად იმისა, რომ დოგრა და პარაოანუ მოხიბლულები იყვნენ ცაილინგერის კვლევითი ჯგუფის მიერ შესრულებული სამუშაოთი, მათი ლაბორატორია, ლაზერებისა და სარკეების ნაცვლად, მიკროტალღებსა და ზეგამტარებზეა ორიენტირებული.

"ჩვენ მოგვიწია კონცეფციის ადაპტაცია სხვადასხვა ექსპერიმენტულ ხელსაწყოებთან, რომლებიც ხელმისაწვდომია ზეგამტარი მოწყობილობებისთვის. ამის გამო, ჩვენ ასევე მოგვიწია სტანდარტული ურთიერთქმედების გარეშე ექსპერიმენტის პროტოკოლის შეცვლა გადამწყვეტი გზით: ჩვენ დავამატეთ 'კვანტურობის' კიდევ ერთი ფენა ტრანსმონის უფრო მაღალი ენერგიის დონის გამოყენებით. შემდეგ კი, შედეგად მიღებული სამი დონის სისტემის კვანტური თანმიმდევრულობა გამოვიყენეთ როგორც რესურსი", — განმარტა პარაოანუმ.

კვანტური თანმიმდევრულობა გულისხმობს შესაძლებლობას, რომ ობიექტს შეუძლია ერთდროულად დაიკავოს ორი განსხვავებული მდგომარეობა. თუმცა, კვანტური თანმიმდევრულობა დელიკატურია და ადვილად იშლება, ამიტომ მაშინვე არ იყო აშკარა, რომ ახალი პროტოკოლი იმუშავებდა. გუნდის გასაკვირად, ექსპერიმენტის პირველმა გაშვებამ აჩვენა დეტექტირების ეფექტიანობის შესამჩნევი ზრდა. ისინი რამდენჯერმე დაუბრუნდნენ სახატავ დაფას, გაუშვეს თეორიული მოდელები, რომლებიც ადასტურებდა მათ შედეგებს და ორჯერ გადაამოწმეს ყველაფერი. ეფექტი ნამდვილად ჩანდა.

"ჩვენ ასევე წარმოვაჩინეთ, რომ ძალიან დაბალი სიმძლავრის მიკროტალღური იმპულსებიც კი შეიძლება ეფექტურად აღმოვაჩინოთ ჩვენი პროტოკოლის გამოყენებით", — აღნიშნა დოგრამ.

ამას გარდა, ექსპერიმენტმა წარმოგვიდგინა ახალი გზა, რომლითაც კვანტურ მოწყობილობებს შეუძლია, მიაღწიოს შედეგს, რომლის მიღწევაც შეუძლებელია კლასიკური მოწყობილობებისთვის. ამ ფენომენს კვანტური უპირატესობა ეწოდება. მკვლევრები, ზოგადად, თვლიან, რომ კვანტური უპირატესობის მისაღწევად საჭიროა კვანტური კომპიუტერები მრავალი კუბიტით, მაგრამ ამ ექსპერიმენტმა აჩვენა ნამდვილი კვანტური უპირატესობა შედარებით მარტივი მოწყობილობების გამოყენებით.

ნაკლებად ეფექტურ, ძველ მეთოდოლოგიაზე დაფუძნებული გაზომვები ურთიერთქმედების გარეშე, უკვე გამოიყენება ოპტიკური გამოსახულების შექმნაში, ხმაურის ამოცნობისა და კრიპტოგრაფიული გასაღების განაწილებაში. ამ ახალ და გაუმჯობესებულ მეთოდს კი შეუძლია, მკვეთრად გაზარდოს ამ პროცესების ეფექტურობა.

"კვანტურ გამოთვლებში ჩვენი მეთოდი შეიძლება გამოვიყენოთ მიკროტალღური ფოტონური მდგომარეობის დიაგნოსტირებისთვის მეხსიერების გარკვეულ ელემენტებში. ეს შეიძლება ჩაითვალოს ინფორმაციის მოპოვების უაღრესად ეფექტურ გზად კვანტური პროცესორის ფუნქციონირების დარღვევის გარეშე", — დასძინა პარაოანუმ.

პარაოანუს ხელმძღვანელობით, ჯგუფი ასევე იკვლევს ინფორმაციის დამუშავების სხვა ფორმებს მათი ახალი მიდგომის გამოყენებით, როგორიცაა კონტრფაქტობრივი კომუნიკაცია (კომუნიკაცია ორ მხარეს შორის ფიზიკური ნაწილაკების გადაცემის გარეშე) და კონტრფაქტობრივი კვანტური გამოთვლა (სადაც გამოთვლის შედეგი მიიღება კომპიუტერის გაშვების გარეშე).