Почему некоторые квантовые вещи нельзя увидеть

Оригинал: "Unobservables and Decoherence from Complexity"
arXiv:2606.20927 · 2026-06-18 · CC BY 4.0 · 1 мин
Есть измерения, которые математика разрешает, но физика запрещает, потому что они решали бы слишком трудные задачи.

Есть задачи, которые легко проверить, но очень трудно решить. Например, дана длинная цепочка условий, и нужно понять, можно ли выполнить их все сразу. Если кто-то предложит ответ, проверить его можно быстро. А вот найти ответ — это как перебирать все комбинации замка́: с каждым новым условием работа удваивается.

Учёные построили квантовое измерение, которое, если бы его удалось сделать, решало бы такие задачи очень быстро. Но тогда оно решало бы и задачи, которые считаются нерешаемыми даже для квантовых компьютеров. Это противоречие. Значит, такого измерения нет. Оно похоже на ключ, который математика нарисовала, а физический мир не смог изготовить.

Измерение устроено хитро: оно проверяет условия по очереди, и если ответ не подходит, его можно «отменить» и вернуться назад. Для такой отмены нужно всего четыре квантовые ячейки — это самый маленький набор, который умеет исправлять одну ошибку с известным местом.

Из этого следует странная вещь: если измерение невозможно, то и некоторые превращения квантовых состояний невозможны. А если два состояния нельзя превратить друг в друга, то их смесь и их суперпозиция выглядят одинаково. Никакой прибор не отличит «либо одно, либо другое» от «оба сразу». Такие состояния как будто запрещены самой природой — не законом физики, а сложностью вычислений.

Раньше думали, что квантовый мир становится обычным из-за того, что крупные объекты постоянно взаимодействуют с окружением. Теперь выясняется, что есть и другая причина: некоторые квантовые эффекты просто нельзя увидеть, потому что для этого потребовалось бы решить задачу, которую мир не умеет решать быстро. Дверь заперта не потому, что замок сломан, а потому, что ключ потребовал бы невозможного.

Для отмены нежелательного результата измерения используется квантовый код с четырьмя кубитами, который кодирует два логических кубита. Это минимально возможный код, способный исправить одну ошибку с известным положением.

Учёные
Erwin SchrödingerHugh Everett IIIStephen HawkingJacob BekensteinDavid HilbertJohn von Neumann
Понятия
квантовая декогеренция квантовая случайность принцип суперпозиции макроскопическая суперпозиция неопределённость времени классическая модель принцип неопределённости гравитационная декогеренция неразличимость фотонов наблюдаемая величина теорема о запрете клонирования число частиц гибридный алгоритм проблема измерения классический предел универсальность проблема космологической постоянной смешанное состояние полуклассический нелокальность