PRL: квантовые системы эффективны в решении задач на сотрудничество

Исследователи из Оксфордского университета и Университета Севильи доказали, что квантовые системы могут превосходить классические методы в решении задач на сотрудничество. Они показали, что команда с квантовой запутанностью чаще выигрывает в игре "цикл с нечетным числом элементов" (odd-cycle game), чем команда без нее.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).

Квантовая запутанность — это феномен, при котором состояния частиц оказываются взаимосвязаны независимо от расстояния между ними. Если две частицы запутаны, то изменение состояния одной из них мгновенно влияет на состояние другой, даже если они находятся на противоположных концах Вселенной. Это создает своего рода скрытую координацию между участниками игры, которая невозможна в классической физике.

В игре с нечетным циклом два игрока — Алиса и Боб — должны покрасить тарелки на круглом столе с нечетным количеством мест в два цвета. Если они получают одну и ту же тарелку, цвета должны совпадать; если разные — отличаться. При классической стратегии вероятность успеха ограничена математическими законами. Однако, благодаря использованию квантовой запутанности, Алиса и Боб смогли координировать свои ответы на уровне, превышающем этот классический предел.

"Мы впервые реализовали эту игру в лабораторных условиях, используя запутанные ионы стронция, и продемонстрировали, что игроки с квантовой стратегией выигрывают значительно чаще, чем это возможно в классическом сценарии", — сообщил Питер Дрмота, ведущий автор статьи. — "Это убедительное доказательство реального преимущества квантовых технологий".

Успех эксперимента заключается в том, что квантовая запутанность позволила согласовать ответы Алисы и Боба без непосредственного обмена информацией. Ученые подтвердили это с высокой статистической значимостью, что делает результат надежным.

По словам исследователей, работа демонстрирует, что квантовые системы могут превосходить классические не только в сложных вычислениях и моделировании, но и в задачах, понятных широкой аудитории. В будущем команда планирует проверить квантовые стратегии в других играх.