Vedcom sa podarilo praktickým experimentom rozlúsknuť starý kvantový paradox, podľa ktorého nemohla byť naraz pravdivá termodynamika a zároveň kvantová mechanika. Ako informuje univerzita Twente prostredníctvom tlačovej správy, oba tieto javy môžu byť pravdivé naraz napriek tomu, že čas v kvantovej mechanike je možné teoreticky zvrátiť a vždy nájsť predchádzajúce stavy častíc, kým termodynamika funguje opačne.

Pomohla fotonika

Experti už dlhšiu dobu tušili, že v teoretickej rovine môžu byť oba tieto javy pravdivé, avšak doteraz nedokázali túto teóriu overiť experimentom. Pomohol však fotonický experiment, v rámci ktorého vedci použili optický čip s kanálmi, cez ktoré mohli prúdiť fotóny. Práve s fotónmi je jednoduché obrátiť čas, čo vedci pri teste svojej teórie využili naplno.

Podarilo sa im presne vyhodnotiť, koľko fotónov sa nachádza v príslušných kanáloch, avšak následne sa pozície týchto fotónov pomiešali. Pri pozorovaní jednotlivých kanálov však dodržiavali zákony termodynamiky a nedokázali stanoviť presný počet fotónov v nich – celý systém však, vrátane ostatných kanálov, dodržiaval zákony kvantovej mechaniky.

Ukázalo sa totiž, že boli subsystémy celého čipu, teda jednotlivé kanály, kvantovo previazané a informácie z pozorovaného kanálu zmizli do zvyšných kanálov. Celá štúdia je sprístupnená prostredníctvom online žurnálu Nature Communications, vrátane všetkých detailov experimentu a jeho výsledkov.

Podľa autorov štúdie prináša tento experiment dobré správy aj pre budúce kvantové počítače, keďže sa darí zvyšovať kontrolu nad kvantovými systémami a zároveň znižovať dekoherenciu. Tá spôsobuje chyby kvantových systémov, na ktoré obzvlášť doplácajú práve kvantové počítače.

Využívajú ich naplno

Primárnou výhodou kvantových počítačov je rýchlosť a efektivita, s akou dokážu vykonávať rôzne komplikované výpočty. Ako dokazujú experimenty, už teraz je možné pomocou nich pomerne rýchlo vykonať výpočty, ktoré by klasickým superpočítačom trvali celé roky. Zariadenie spoločnosti Google bolo napríklad schopné v priebehu 3 minút vypočítať to, čo by superpočítaču IBM Summit trvalo 10 000 rokov.

Vedci sa nazdávajú, že dokonca aj ľudský mozog môže fungovať rovnakým spôsobom, ako kvantový počítač – respektíve, že počas “práce” využíva kvantové výpočty. Ide zatiaľ o pomerne kontroverzné tvrdenia a na definitívne potvrdenie bude rozhodne treba ešte ďalšie overenie, ale prvotné pozorovania vyzerajú skutočne veľmi sľubne.