Šimtmečių senumo iš proto varanti „neišsprendžiama“ matematikos problema išspręsta naudojant keistą Schrödingerio katės fiziką (Video)

Prieš 243 metus sukurta matematikos problema gali būti išspręsta tik naudojant kvantinį susipynimą, rodo nauji tyrimai.

Matematikos problema yra panaši į sudoku. Ji vadinama Eulerio karininko problema, 1779 m. pirmą kartą ją pasiūliusio matematiko Leonhardo Eulerio vardu.

Štai galvosūkis: jūs vadovaujate šešių pulkų armijai. Kiekviename pulke yra šeši skirtingi šešių skirtingų laipsnių karininkai. Ar galite juos išdėstyti 6 x 6 kvadrate nekartodami rango ar pulko jokioje eilutėje ar stulpelyje?

Euleris negalėjo rasti atsakymo, o vėliau skaičiavimai parodė, kad sprendimo nėra.

Tačiau dabar mokslininkai rado naują Eulerio problemos sprendimą. Kaip pranešė žurnalo „Quanta“ žurnalistas Danielis Garisto, naujame tyrime, paskelbtame išankstinio spausdinimo duomenų bazėje „arXiv“, nustatyta, kad galite suskirstyti į 6 x 6 kvadratą šešis šešių skirtingų laipsnių šešių karininkų pulkus, nekartodami jokio rango ar pulko daugiau nei vieną kartą jokioje eilutėje ar stulpelyje – su sąlyga, kad karinininkai yra kvantinio susipainiojimo būsenoje.

Straipsnyje, kuris buvo pateiktas kolegų peržiūrai žurnale „Physical Review Letters“, naudojamasi tuo, kad kvantiniai objektai gali būti kelių galimų būsenų, kol jie nebus išmatuoti.

Kvantinis susipainiojimas buvo puikiai pademonstruotas Schrödingerio katės minties eksperimentu, kurio metu katė įstrigo dėžėje su radioaktyviais nuodais; katė yra ir mirusi, ir gyva, kol atidarote dėžutę.

Klasikinėje Eulerio užduotyje kiekvienas karininkas turi statinį pulką ir laipsnį. Pavyzdžiui, jie gali būti pirmasis leitenantas Raudonajame pulke arba kapitonas Mėlynajame pulke. (Spalvos kartais naudojamos vizualizuojant tinklelius, kad būtų lengviau atpažinti pulkus.)

Tačiau kvantinis karininkas vienu metu gali užimti daugiau nei vieną pulką ar laipsnį. Vienas karininkas gali būti Raudonojo pulko pirmasis leitenantas arba Mėlynojo pulko kapitonas. (Arba, teoriškai, bet koks kitas derinys.)

Raktas sprendžiant Eulerio problemą, susijusią su šiuo tapatybės keitikliu, yra tai, kad tinkle esantys karininkai gali būti kvantinio susipainiojimo būsenoje. Susipainiojus, vieno objekto būsena informuoja kito objekto būseną. Jei karininkas Nr. 1 iš tikrųjų yra Raudonojo pulko pirmasis leitenantas, karininkas Nr. 2 turi būti Žaliojo pulko majoras ir atvirkščiai.

Naudodami kompiuterinę skaičiavimo galią, naujojo straipsnio autoriai, vadovaujami Lenkijos Jogailos universiteto doktorantūros mokslininko Adamo Burchardto, įrodė, kad užpildžius tinklelį kvantiniais pareigūnais, sprendimas įmanomas.

Rezultatai gali turėti realų poveikį kvantinių duomenų saugojimui. Susipainiojusios būsenos gali būti naudojamos kvantiniame skaičiavime, siekiant užtikrinti, kad duomenys būtų saugūs net ir klaidos atveju – procesas vadinamas kvantinių klaidų taisymu.

Įtraukę 36 kvantinius karininkus į tarpusavio priklausomų santykių būseną, mokslininkai nustatė tai, kas vadinama absoliučiai maksimaliai susipynusia būsena. Tokios būsenos gali būti svarbios elastingam duomenų saugojimui kvantiniame skaičiavime.

Viską apie neįmanomos problemos sprendimą galite perskaityti žurnale „Quanta“.