Кубик Рубика продолжает оставаться одной из самых любимых головоломок в мире, и теперь благодаря усилиям физиков из Университета Колорадо в Боулдере, он получает новое измерение. Ученые разработали квантовую версию этой популярной игры, в которой классические квадратики заменены на квантовые частицы.
Об этом сообщает ProIT
В традиционном кубике Рубика существует около 43 квинтильонов возможных вариантов для решения головоломки. В то время как квантовый кубик Рубика предлагает неограниченное количество вариантов. Этот феномен достигается благодаря способности отдельных квантовых частиц находиться в состоянии суперпозиции, где они могут одновременно находиться в движении и в покое.
«С суперпозициями количество уникальных разрешенных состояний головоломки бесконечно, в отличие от обычных головоломок с перестановками в магазинах игрушек», — отмечают разработчики.
Разработчики протестировали свою идею на упрощенном кубике, который состоял лишь из двух граней, высотой и шириной, и одной вглубь. Для решения головоломки необходимо было поместить две зеленые плитки над двумя синими. Все частицы одного цвета не отличаются друг от друга, тогда как частицы разных цветов имеют свои особенности. Классический кубик позволяет 6 вариаций перестановок по горизонтали и вертикали, в то время как в квантовой версии количество вариаций было сокращено до двух.
Ученые использовали три различных типа виртуальных участников для решения головоломки, состоящей из 2000 фрагментов. Классический решатель мог лишь менять местами два соседних фрагмента, тогда как квантовый решатель мог вводить пары запутанных фрагментов в состояние суперпозиции. Комбинация классического и квантового решателя позволила выполнять любое действие.
В конечном итоге, комбинированный решатель решил головоломку в среднем за 4,77 ходов, тогда как квантовому решателю понадобилось 5,32 хода, а классическому — 5,88. Существует два способа решения этой головоломки. Первый предполагает измерение состояния частицы, что разрушает состояние суперпозиции и преобразует частицу в аналог обычной грани кубика Рубика.
Квантовый кубик Рубика может быть создан из идентичных частиц, например фермионов. Это приведет к тому, что любой ход будет сохранять головоломку в наименьшем энергетическом состоянии. Пространство состояний в этом случае является набором всех возможных конфигураций системы, что делает эту версию головоломки похожей на классические с очень необычной геометрией.
Коты и квантовые вычисления
Коты улучшают квантовые вычисления своими кубитами — как это работает.
Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Physical Review A.
