Ученые выяснили, что квантовый мир еще более удивителен, чем это предполагалось ранее. Квантовая система способна преодолевать основополагающее ограничение, которое считалось непроходимым. 
Речь идет о так называемой временной границе Цирельсона — пределе, который ограничивает силу нарушения неравенства Леггетта — Гарга, используемого для проверки классичности или квантовости системы. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).
Классические объекты всегда соответствуют этому тесту, в то время как квантовые — нарушают его, но и в квантовом случае существовал предел, который нельзя было преодолеть. Однако группа физиков под руководством Ариджита Чаттерджи из Индийского института науки, образования и исследования предложила механизм, позволяющий выйти за этот порог. Исследователи теоретически продемонстрировали: если заставить частицу следовать сразу двум различным наборам эволюционных правил, находясь в суперпозиции так называемых унитарных операторов, то можно добиться более значительного нарушения квантовых ограничений. Для проверки своей идеи команда провела эксперимент на установке ЯМР, где в качестве кубита использовали ядро атома углерода. С помощью вспомогательного кубита ученые создали квантовую схему, заставившую систему одновременно выполнять два разных типа магнитных поворотов.
После активации такого режима эволюции эффекты проявились почти мгновенно. Нарушение неравенства Леггетта — Гарга оказалось значительно выше временной границы Цирельсона, что, по словам авторов, демонстрирует принципиально новый уровень неклассического поведения. Более того, степень нарушения увеличивалась с ростом доли суперпозиции между двумя квантовыми движениями.
Исследователи отметили, что суперпозиция унитарных операторов не только усиливает квантовые эффекты, но и делает систему более устойчивой к внешним помехам. Такое подавление декогеренции — одной из главных проблем квантовых технологий — указывает на то, что подобные режимы могут стать основой для более стабильных квантовых вычислителей.
Если данный подход удастся масштабировать, он может стать шагом к созданию практичных квантовых устройств, которые будут функционировать дольше и надежнее, чем современные лабораторные прототипы.
Фото: hi-tech.mail.ru