Учёные обнаружили новый феномен квантового мира

С формулами наперевес физики вывели явление, которое с точки зрения повседневной логики выглядит невозможным. Оказывается, при передаче квантовой информации вы можете ответить на любой вопрос из энциклопедии, прочитав (либо получив от кого-то) только половину её статей.

В обычном мире, если человек знает только часть нужной информации, его незнание можно выявить удачно выбранным вопросом. В квантовом мире это не работает: воображаемый игрок викторины всегда ответит на вопрос ведущего правильно, даже располагая половиной «базы данных» (фото CBS Studios).

Исследователи задали себе следующие вопросы: как наши знания о целом соотносятся со знанием отдельных частей? в какой степени неполное знание целого исключает знание, по меньшей мере, одной из его «долек»?

Классическая интуиция предполагает простой ответ: незнание (неидеальное знание) целого не может существовать без невежества в отношении хотя бы одной из частей этого самого целого. И в классическом мире дела именно так и обстоят. Но теперь учёные выяснили, что в квантовой теории такая гипотеза не действует.

Представьте, что перед вами человек, прочитавший половину книги, объясняет EurekAlert!. В классическом мире экзаменатор всегда может придумать вопрос, который вскроет незнание этого человека.

Но вот мы переходим к квантовому миру, квантовой кодировке информации (квантовой криптографии) и обращаемся к давно принятым условным персонажам — Алисе и Бобу. Алиса располагает книгой из двух (для простоты моделирования) страниц и посылает в квантовом виде эту информацию Бобу. Но посылает только какую-то одну из этой пары страниц.

А дальше начинаются чудеса, противоречащие здравому смыслу. Стефани Венер (Stephanie Wehner) из Сингапурского университета (NUS) и Томас Видик (Thomas Vidick) из Беркли (UC Berkeley) показали, что не существует никакого способа проявить незнание Боба.

«В квантовом мире большое незнание целого может сосуществовать с почти совершенным знанием о каждой из его частей», — делятся открытием учёные. Проверьте Боба, и он сможет догадаться о содержании любой страницы книги практически идеально, узнать, какой именно информации Бобу не хватает, — принципиально нельзя.

Такое нарушение логики пополняет список философских головоломок квантовой физики, вроде квантовой суперпозиции или принципа квантовой неопределённости.

Забавно, что находка оказалась неожиданной для самих авторов. Начиная своё исследование, они намеревались показать как раз обратное, что «квантовое незнание» следует классической интуиции и при условии неосведомлённости о целом непременно можно проследить незнание деталей.

Авторы работы намерены глубже изучить открытое ими свойство квантовой информации, которое Стефани называет «концептуально очень странным». А уже полученные выкладки теоретиков изложены в статье в Physical Review Letters (имеется открытый PDF-препринт).