Ученые из Сколтеха и Университета Кентукки обнаружили новые взаимосвязи между квантовой информацией и квантовой теорией поля. Результаты исследования опубликованы в статье Physical Review Letters.
Сегодня область квантовой информации играет все более значительную роль в науке. Например, одной из составляющих сегодняшнего представления о квантовой гравитации является теория квантовой коррекции ошибок. Она описывает способы защиты и восстановления информации в квантовых компьютерах и других сложных взаимодействующих системах.
«Обычно информация, хранящаяся в физических системах, локализована. Например, компьютерный файл занимает определенную небольшую область жесткого диска. Любое непредвиденное или нежелательное взаимодействие, в результате которого информация записывается на более обширной области диска, мы называем “ошибкой”. В нашем случае это фрагменты компьютерного файла, которые будут разбросаны по разным частям жесткого диска. Для того чтобы собрать эти фрагменты воедино и восстановить исходную информацию, используются специальные математические протоколы — так называемые коды исправления ошибок, которые широко используются в системах хранения и передачи данных. В тех случаях, когда важна квантовая природа физической системы, аналогичную функцию восстановления информации выполняют квантовые коды исправления ошибок», — рассказывает доцент Сколковского института науки и технологий Анатолий Дымарский.
В квантовой гравитации, которая описывает динамику квантового пространства и времени, для обмена информацией используют аналогичные математические протоколы. «Локальность информации в квантовой гравитации до сих пор остается одной из немногих нерешенных фундаментальных проблем теоретической физики. Именно поэтому большой интерес вызывает факт появления хорошо изученных математических структур, таких как квантовые коды исправления ошибок», — отмечает Анатолий Дымарский. Пока что ученые не могли детально изучить механизм, который лежит в основе локальной информации.
Впервые ученые установили связь между квантовыми кодами исправления ошибок и двумерными конформными теориями поля, которые описывают взаимодействия между квантовыми частицами. Последние описывают взаимодействия между квантовыми частицами и уже используются в качестве общепринятого средства для теоретического описания целого ряда явлений — от фундаментальных элементарных частиц до квазичастиц, присутствующих в таких материалах, как графен. Некоторые из таких конформных теорий поля также описывают квантовую гравитацию в рамках голографического соответствия.
«Теперь у нас появился новый “полигон”, новое поле для исследования роли квантовых кодов исправления ошибок в рамках квантовой теории поля и, соответственно, квантовой гравитации. Мы надеемся, что это первый шаг на пути к пониманию того, какой механизм лежит в основе локальности информации и что скрывается за всей этой красивой математикой», — отмечает в заключение Дымарский.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
