Коли гинуть дерева, настає екологічна катастрофа. Ліс як єдине ціле перестає існувати. Аналогічну картину ми спостерігаємо і в квантовій фізиці. Сама по собі квантова теорія не має сенсу без визначальних ефектів суперпозиції та заплутаності.
Однак зворотний вираз може бути невірним. Зазначені фізичні ефекти можна спостерігати незалежно від теоретичної бази, що використовується для їхнього пояснення.
Зокрема, згідно з останнім дослідженням, надрукованим у Physical Review Letters, усі так звані квантові ефекти якщо і пов'язані між собою, то незалежно від математичного формалізму квантової теорії.
З практичної точки зору, цей результат відкриває можливість реалізації квантової криптографії, навіть якщо квантова теорія виявиться невірною.
На сьогодні квантова теорія - одна з найуспішніших у сучасній фізиці. Незважаючи на її інтуїтивність і, за великим рахунком, недоведеність, теоретичні передбачення незмінно узгоджуються з емпіричними спостереженнями.
Згодом такі нові додатки, як квантові обчислення і квантова криптографія, викличуть значний інтерес промисловців.
Однак примирити її з гравітацією, як і раніше, складно, що дає змогу припустити: у майбутньому квантову теорію буде витіснено або повалено іншою, досконалішою теорією. Ніби як природний відбір наукової еволюції, коли фальсифіковані теорії відкидаються, виникають нова парадигма і нове покоління вчених, які приймають нове знання.
Хоча заплутаність і суперпозиція широко спостерігаються в лабораторних умовах, саме математичний формалізм, що надається квантовою теорією, пояснює, як ці два поняття пов'язані між собою. Коригування, найімовірніше, неминучі, проте це вже продукт домовленостей: фізики, на відміну від математиків, не люблять рахувати.
Загальні ймовірнісні теорії
В останній роботі, опублікованій у Physical Review Letters, дослідники довели, що в будь-якій фізичній теорії заплутаність може існувати між різними системами тоді й тільки тоді, коли суперпозиція існує в кожній із них. Виникає еквівалентність між двома поняттями, і вона виходить за межі квантової області.
Щоб показати, що зв'язок між суперпозицією і заплутаністю існує в будь-якій фізичній теорії, дослідники використовували структуру загальних імовірнісних теорій. Ця система забезпечує загальний математичний опис для ключових вимог фізичної теорії: фізичні стани, їхні перетворення та вимірювання.
Така система охоплює як класичну, так і квантову теорію. Що більш важливо, вона пропонує і більш екзотичні теорії, які демонструють типово квантові властивості, такі, як суперпозиція і заплутаність.
Наприклад, у теорії, відомій як "Boxworld", нелокальні кореляції, що характеризують заплутаність, можуть бути настільки сильними, що перевершують можливості квантової теорії.
Квантова криптографія
Зв'язок між теоретичними розробками та квантовою криптографією полягає в тому, що остання використовує особливості квантової теорії для забезпечення безпечної передачі інформації між двома умовними "акторами".
Яскравий приклад - протокол BB84, що використовує заплутування, щоб гарантувати виявлення хакера і його виключення з комунікації.
Якщо цей протокол набуде широкого поширення, а його незламність буде спростована новою теорією, це може призвести до катастрофічних наслідків. У тій же банківській сфері.
Новий незалежний від теорії зв'язок припускає, що подібне апокаліптичне уявлення навряд чи стане реальністю, оскільки дослідники показують, що протокол може бути реалізований відповідно до будь-якої некласичної теорії.
