Квантовая магия: нелокальная и вечная ⚡ экспресс
Нелокальная магия — нестабилизаторность, которую невозможно устранить локальными унитарными преобразованиями, — отражает совместное действие запутанности и магии, лежащее в основе квантового преимущества. Впервые она экспериментально продемонстрирована на сверхпроводящем квантовом процессоре двумя независимыми методами: оптимальным протоколом локального стирания и прямым, не зависящим от состояния измерением чистоты подсистем. Результаты обоих подходов согласуются друг с другом и с теоретическими предсказаниями. Построена беспараметрическая модель шума, где доминируют ошибки считывания и деполяризующий канал для гейта CZ, что позволяет раздельно управлять локальной и нелокальной магией, стирая локальную in situ. Нелокальная магия служит аппаратным бенчмарком, превосходящим стандартные метрики точности вентилей, и приближает создание надёжных до-отказоустойчивых устройств. Те же методы дают протокол оценки чистоты с экспоненциальным ускорением и способ декодирования излучения Хокинга в игрушечной модели чёрной дыры.
Квантовый компьютер — как изысканное блюдо. Есть рецепты для обычной кухни, но особые квантовые состояния — секретные ингредиенты, превращающие блюдо в шедевр. Один из них — «магия». Термин ввёл Джон Прескилл в 2018 году. Магия бывает локальной — её можно убрать, меняя компоненты, — и нелокальной, которая как соус пронизывает всё блюдо и сохраняет вкус, что бы ни делали с частями.
Физики впервые измерили этот нелокальный соус на сверхпроводниковом чипе. Использовали два метода: первый стирал локальную магию сложными операциями, оставляя общую; второй оценивал чистоту от обычного шума, что похоже на измерение энтропии — беспорядка. Оба дали одинаковые цифры. Главные помехи — ошибки считывания и шум в вентиле, работающем как ворота с условием. Примечательно, что локальную магию можно стереть прямо во время работы, не затронув нелокальную.
Теперь это позволит честно проверять квантовые процессоры без полной автокоррекции ошибок. Самый неожиданный поворот: та же математика помогает расшифровать излучение чёрных дыр, которое изучал Стивен Хокинг. Возможно, ключи к пространству-времени спрятаны в нелокальной магии.
🎯 Любопытно, что формулы нелокальной магии оказались ключом к расшифровке излучения чёрных дыр — так далёкие объекты помогают строить компьютеры на Земле.
🎬 Извлечение информации из чёрной дыры напоминает «Интерстеллар», где данные из сингулярности помогли разгадать гравитацию.