Ученые из Университета Колорадо в Боулдере решили, что классический кубик Рубика слишком прост. Они создали квантовый вариант головоломки.
Группа физиков и математиков решила заменить кусочки кубика квантовыми частицами. Один вид идентичных частиц заменил синие фрагменты, другой – красные, и так со всеми остальными цветами. Все частицы одного и того же цвета неотличимы друг от друга, но все частицы разных цветов отличаются.
Размеры гипотетического куба (или кубоида) составили две частицы в высоту и ширину, но только одну частицу в глубину. Команда сократила количество очевидных возможных ходов всего до двух: поворот по оси z и поворот по оси x. Другие ходы можно построить с помощью различных комбинаций из них.
Авторы отметили, что любую часть головоломки можно решить максимум за три хода. Однако в квантовом кубике Рубика стороны могут как двигаться, так и не двигаться одновременно.
В обычном кубике Рубика с шестью гранями по девять квадратов на каждой есть 43 квинтиллиона возможных способов сложить головоломку. Тем не менее, многие люди быстро справляются с этой задачей – мировой рекорд составляет 3,13 секунды. Но у квантового кубика Рубика «бесконечное количество возможных состояний».
Ученые предложили два возможных способа сложить головоломку. Первый – измерить, в каком состоянии находится частица. Это разрушит суперпозицию и заставит ее вести себя как обычная грань куба. Второй вариант – создать свой куб из определенных частиц, например, идентичных фермионов. В таком случае любое движение будет поддерживать головоломку в состоянии с наименьшей энергией.
«Такое ограничение привело бы к дискретному (но большому) пространству состояний. Поскольку и пространство состояний, и набор действий конечны, эти версии головоломок могут быть сопоставлены с классическими головоломками», – говорится в тексте научной работы.
Ранее ученые провели эксперимент с первым квантово запутанным существом. Им стала тихоходка.
