Fekete lyukakat utánoztak a tudósok, egészen váratlan dolgot fedeztek fel a teleportációról
Fekete lyukak működéséből kiindulva vizsgálták a kvantumteleportációt indiai fizikusok, és meglepő eredményre jutottak. Matematikai modelljük szerint a kvantuminformáció nagy pontosságú visszaállításához nem feltétlenül szükséges a kvantumszámítás egyik különleges erőforrása. A felfedezés a fekete lyukak egyik legnagyobb rejtélyének megértéséhez is közelebb viheti a tudományt, bár egyelőre kizárólag elméleti eredményről van szó.
A fekete lyukak az univerzum legtitokzatosabb objektumai közé tartoznak. Ha valami átlépi az úgynevezett eseményhorizontjukat – azt a határt, amelyen túlról még a fény sem juthat vissza –, a külvilág számára elérhetetlenné válik. A fizikusokat régóta foglalkoztatja, hogy mi történik az így eltűnő információval, hiszen a kvantummechanika törvényei szerint az nem semmisülhet meg egyszerűen. Az egyik elméleti elképzelés szerint két, megfelelő módon összekapcsolt fekete lyuk között az információ akár visszanyerhető is lenne. A kapcsolatot egy úgynevezett féreglyuk biztosíthatná, amely a téridő két távoli pontját összekötő, egyelőre hipotetikus átjáró.
Ebből az elképzelésből indult ki az indiai Banaras Hindu Egyetemen működő Indiai Műszaki Intézet két fizikusa, Sudhanva Joshi és Sunil Kumar Mishra. A kutatók nem valódi fekete lyukakkal kísérleteztek, hanem matematikai módszerekkel utánozták, hogyan keveredhet össze, majd állítható helyre a kvantuminformáció. A kvantumteleportáció ráadásul nem azt jelenti, amit a sci-fi filmekben látunk: nem emberek vagy tárgyak tűnnek el az egyik helyen, hogy megjelenjenek a másikon. Ehelyett egy részecske kvantumállapota kerül át egy másik rendszerbe, az úgynevezett kvantum-összefonódás és hagyományos kommunikáció segítségével. Amerikai kutatóknak korábban már hagyományos internetes forgalmat is továbbító optikai kábelen sikerült kvantuminformációt teleportálniuk.
Ugyanolyan pontos, mégis negyvenezerszer nagyobb az eltérés
Az indiai kutatók arra voltak kíváncsiak, hogy a fekete lyukak működését utánzó teleportációhoz mennyire összetett kvantumműveletekre van szükség. Két különböző matematikai megközelítést hasonlítottak össze: az egyik az úgynevezett Clifford-műveletekre épült, amelyek hagyományos számítógéppel is hatékonyan szimulálhatók, a másik pedig összetettebb, véletlenszerű kvantumműveleteket alkalmazott. Utóbbiak rendelkeznek egy különleges erőforrással, amelyet a fizikusok kvantumvarázslatnak neveznek. Ez nem természetfeletti jelenség, hanem olyan számítási tulajdonság, amely bizonyos feladatoknál lehetővé teszi, hogy a kvantumszámítógépek túllépjenek a hagyományos gépekkel hatékonyan utánozható műveleteken.
A kutatók legnagyobb meglepetésére a két módszer átlagosan pontosan ugyanolyan teleportációs eredményt adott, noha az egyik egyáltalán nem igényelt kvantumvarázslatot az információ összekeveréséhez. A tanulmány megállapítása szerint „a kvantumvarázslat nélküli Clifford-műveletek átlagosan ugyanolyan jól teleportálnak, mint a Haar-féle véletlen műveletek”. Az átlag azonban elfedett egy jelentős különbséget: nyolc kvantumbit vizsgálatakor a Clifford-módszer eredményeinek szóródását mérő variancia mintegy negyvenezerszer nagyobb volt, vagyis a másik módszer jóval kiszámíthatóbban teljesített.
A számítások azt is megmutatták, hogy a modell méretének növelésével az egyszerűbb módszer pontossága egyre inkább megközelítheti a tökéletest. Ehhez azonban az információ visszafejtését megfelelően kell hozzáigazítani a korábbi összekeveréshez. Az új eredmény ugyanakkor nem bizonyítja, hogy valódi fekete lyukakon keresztül lehet teleportálni, és azt sem, hogy a módszer a gyakorlatban ugyanilyen jól működne. A kutatás egyelőre nem esett át független szakértői lektoráláson, így további vizsgálatok szükségesek az eredmények megerősítéséhez.
