Ученые сообщили о квантовом преимуществе в игре с нечетным циклом
Исследователи из Оксфордского университета и Севильского университета продемонстрировали квантовое преимущество в задаче сотрудничества, известной как игра с нечетным циклом (odd-cycle game). Их работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, показывает, что команда, использующая квантовую запутанность, может выигрывать в этой игре чаще, чем команда, полагающаяся только на классические стратегии. Это исследование выделяется тем, что задача, используемая для демонстрации квантового преимущества, проста для понимания и может быть объяснена в повседневных терминах, что делает её доступной для широкой аудитории.
Питер Дрмота, первый автор статьи, подчеркивает, что, несмотря на многочисленные разговоры о квантовом преимуществе, во многих случаях отсутствуют строгие математические доказательства того, что классические методы не могут справляться с задачами так же эффективно, как квантовые алгоритмы. Однако в данном случае исследователям удалось показать, что квантовые системы действительно могут превосходить классические подходы.
В эксперименте два удаленных иона стронция, запутанные между собой, использовались для реализации квантовой стратегии, которая позволила игрокам выигрывать игру с нечетным циклом значительно чаще, чем при использовании лучшей классической стратегии. Результаты эксперимента показали уверенное превышение классического предела с уровнем значимости в 26 сигм.
Игра с нечетным циклом представляет собой нелокальную игру, где игроки должны отвечать на вопросы судьи, не общаясь друг с другом. Цель игры — согласовать ответы таким образом, чтобы они соответствовали условиям победы.
В данном случае игрокам нужно было назначать цвета на тарелках, расположенных на круглом столе с нечетным числом мест. Квантовая стратегия, основанная на запутанности, позволила игрокам достичь корреляций, невозможных в классической физике, что и привело к квантовому преимуществу.
Это исследование является важным шагом в демонстрации квантового преимущества в задачах, которые не требуют сложных вычислений или моделирования, но при этом могут быть легко поняты и воспроизведены.
В будущем исследователи планируют изучить потенциал квантовых стратегий в других нелокальных играх, таких как игра «Магический квадрат», которая демонстрирует феномен квантовой псевдотелепатии. Также рассматривается возможность увеличения числа игроков для реализации более сложных квантовых игр, таких как игра GHZ, которая может стать основой для будущих приложений в квантовом интернете.