Физики изобрели квантовый кубик Рубика

• 12.11.2024, 22:40

Головоломка сложная, но решить можно.

Иногда для проверки умственных способностей людей предлагается собрать кубик Рубика. Считается, что решить эту головоломку могут только очень умные люди. Но для некоторых людей, особенно если они физики, кубик Рубика является слишком простой головоломкой.

Поэтому ученые из Университета штата Колорадо в Боулдере, США, решили создать свою версию кубика Рубика – квантовый кубик Рубика. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv, пишет «Фокус» со ссылкой на IFLScience.

По словам ученых, чтобы создать квантовый кубик Рубика они заменили его части квантовыми частицами. Разные виды одинаковых частиц заменяют собой разные цвета кубика Рубика. Все частицы одного «цвета» являются неотличимыми друг от друга, но все частицы разных «цветов» можно отличить. Квантовый кубик Рубика, который на самом деле является кубоидом, состоит из двух частиц в высоту и ширину, но только из одной частицы в глубину.

Физики сократили количество очевидных возможных ходов до двух: поворот по оси z и поворот по оси x. Любой другой ход можно сделать с помощью различных комбинаций этих ходов.

Есть еще один ход, который можно выполнить в этой версии головоломки, и он возможен только благодаря квантовой настройке. По словам ученых, это квадратный корень перестановки, и это означает, что в квантовом кубике Рубика стороны могут быть как перемещены, так и не перемещены одновременно.

У обычного кубика Рубика, у которого шесть граней по девять квадратов на каждой, существует 43 квинтиллиона возможных способов собрать головоломку. Тем не менее, некоторые люди могут собрать кубик Рубика за считанные секунды. Но у квантового кубика Рубика существует бесконечное количество возможных состояний. Значит ли это, что головоломку нельзя решить? На самом деле есть два способа.

По словам физиков, можно просто измерить в каком состоянии находится частица и проверить, двигалась она или нет. Как и в случае с известным котом Шредингера, это разрушит суперпозицию, и заставит частицу вести себя как обычная грань куба. С другой стороны, квантовый кубик Рубика может быть создан из определенных частиц, например, идентичных фермионов.

В таком случае любой ход будет удерживать головоломку в ее самом низком энергетическом состоянии. Это приведет к дискретному пространству состояний. Пространство состояний представляет собой набор всех возможных конфигураций системы. Поскольку пространство состояний и набор действий конечны, эту версию головоломки можно сравнить с классическими головоломками перестановок, хотя и с очень странной геометрией, говорят физики.