Do niedawna naukowcy sądzili, że splątanie kwantowe, w którym cząstki takie jak fotony i elektrony wchodzą w interakcje fizyczne a następnie zostają rozdzielone, jest niezbędne do działania komputera kwantowego. Chociaż splątanie - zjawisko opisane przez Einsteina jako "upiorne działanie na odległość" - można uzyskać w warunkach niemal idealnych w laboratorium, to poza nim proces jest słaby i nietrwały, a przez to niedoskonały.

Naukowcy zdali sobie sprawę, że splątanie nie zawsze musi być konieczne i w ciągu ostatnich kilku lat opracowano kilka przykładów technologii, które potrafią wykorzystać możliwości kwantowe bez splątania.

W czasopiśmie Nature Physics opublikowano wyniki nowych badań przeprowadzonych przez naukowców z Australii, Singapuru i USA, które skoncentrowały się na technologii zwanej dysonansem kwantowym. To zjawisko, znacznie silniejsze i łatwiej dostępne od splątania, może również zapewnić kwantowe możliwości i bardzo ułatwić osiągalność technologii kwantowych.

Ale skąd dysonans kwantowy czerpie swoją kwantową moc? To pytanie, na które postanowił odpowiedzieć międzynarodowy zespół, a odkrycia dokonane przez naukowców wskazują na bezpośrednie powiązanie między mocą kwantową a dysonansem kwantowym.

Jeden z autorów raportu z badań, Mile Gu z Narodowego Uniwersytetu w Singapurze (NUS), zauważa: "Wykazaliśmy, że dysonans kwantowy jest źródłem, z którego możemy czerpać za pomocą odpowiednich narzędzi kwantowych".

Poprzez kodowanie informacji w świetle laserowym w celu zademonstrowania procesu odblokowywania tego zasobu kwantowego, naukowcy pokazali, że możliwe jest wyszukiwanie większej liczby informacji za pomocą dysonansu kwantowego niż bez dostępu do niego.

Współautor raportu z badań, Ping Koy Lam z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego (ANU), porównał przeprowadzone doświadczenie do "dekodowania muzyki z radiowej transmisji AM/FM przy znacznych zakłóceniach atmosferycznych".

Naukowcy odkryli, że dysonans jest podobny do wspólnych zakłóceń kwantowych, a za pomocą odpowiednich narzędzi kwantowych z transmisji można wydobyć więcej "muzyki".

Wykazano, że dysonans kwantowy występuje w wielu układach i wcześniej mógł on być opisywany jako niepożądany szum, nastawiając niektórych naukowców sceptycznie, co do jego potencjalnej przydatności, choć teraz nowe odkrycia sugerują coś wręcz przeciwnego. Przeprowadzonego doświadczenia nie uważa się jeszcze za obliczenia kwantowe, niemniej pokazuje ono, że dysonans ma potencjał, który można wykorzystać w technologiach kwantowych.

Naukowcy poszukują teraz innych zadań, które mogłyby skorzystać na dysonansie kwantowym. Istnieje nadzieja, że dysonans mógłby stać się łatwiejszą ścieżką do przyszłych technologii kwantowych niż splątanie.

Ping Koy Lam podkreśla, że przeprowadzone badania "wskazują na możliwość złagodzenia wymogów dotyczących niektórych technologii kwantowych".

Wyniki innych badań, opublikowane w tym samym wydaniu czasopisma Nature Physics, wskazują również, że w informatyce kwantowej można wykorzystać mniej wymagające zasoby.

W tych badaniach wzięli udział naukowcy z Austrii, Singapuru i Wlk. Brytanii, którzy otrzymali podwójne wsparcie unijne.

Jednym źródłem jest projektu Q-ESSENCE (Interfejsy, czujniki i komunikacja kwantowa oparte na splątaniu), który został dofinansowany na kwotę 4,7 mln EUR z tematu TIK (Technologie informacyjne i komunikacyjne) Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Projekt Q-ESSENCE, który będzie realizowany do roku 2013, gromadzi naukowców z Australii, Austrii, Danii, Hiszpanii, Holandii, Niemiec, Polski, Słowacji, Szwajcarii, Wlk. Brytanii i Włoch.

Drugim źródłem finansowania jest grant w wysokości 1,75 mln EUR dla doświadczonych naukowców, który Europejska Rada ds. Badań Naukowych (ERBN) przyznała jednemu z autorów raportu z badań, Antonowi Zeilingerowi z Uniwersytetu w Wiedniu, na projekt QIT4QAD (Fotoniczna informatyka kwantowa i podstawy fizyki kwantowej w wyższych wymiarach).

Referencje dokumentu: Gu, M. et al., 'Observing the operational significance of discord consumption', Nature Physics. doi:10.1038/NPHYS2376. Dakic, B. et al., 'Quantum discord as resource for remote state preparation', Nature Physics. doi:10.1038/NPHYS2377. Źródło: CORDIS Ilustracja: Lidia Beata Barej