Физики вычислили фундаментальный лимит квантовой скорости

Команда Амита Викрама из Мэрилендского университета доказала существование универсального предела скорости, с которой информация распространяется внутри квантовых систем. Математическое обоснование этого процесса связывает время «перемешивания» данных с температурой и энтропией, закрывая многолетнюю дискуссию о скоростных ограничениях в квантовом мире и поведении черных дыр.

Исследователи сфокусировались на процессе скремблинга — явлении, при котором информация от одной частицы постепенно распределяется по всей системе. Гипотеза о существовании минимального порога для этого обмена возникла еще в 2008 году, когда ученые начали изучать термодинамические свойства черных дыр. До недавнего времени точные расчеты оставались лишь теоретическими догадками, не имеющими жесткого математического фундамента.

Для вывода формулы Амит Викрам и Виктор Галицкий использовали принцип неопределенности Гейзенберга, связывающий энергию и время. Объединив его с современными методами анализа, авторы доказали, что предел скорости скремблинга универсален. Он действует в любой квантовой системе, независимо от сложности взаимодействий между частицами. Полученная модель позволяет инженерам точнее определять пропускную способность квантовых процессоров и систем телепортации, а также проливает свет на возникновение теплового поведения из хаотичных квантовых процессов. Теперь физики могут просчитать момент, когда любая система достигает физического потолка своей информационной емкости.