Китайские физики экспериментально поиграли в квантовую игру Мермина — Переса с помощью гиперзапутанных фотонов. Эта игра представляет собой пример квантовой псевдотелепатии, то есть игры, в которой квантовое решение дает в теории стопроцентную гарантию успеха. На практике ученые победили в 94 случаях из 100 из-за шумов и несовершенства оптической схемы, однако это значение сильно больше классического предела успешности, равного 89 процентам.

Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Квантовая механика существенно расширила множество научных дисциплин, введя в них такие понятия, как когерентность, квантовая суперпозиция и квантовая запутанность. К их числу относится и теория игр, квантовое расширение которой позволило изучать множество новых стратегий, имеющих преимущество перед классическими решениями. Так, квантовый компьютер способен одолеть классический при игре в «Магический квадрат», а также найти квантовый вариант квадрата Эйлера шестого порядка, у которого не существует классического аналога.

Исторически квантовые игры служили для концептуальной проверки явления квантовой нелокальности (запутанности). Если такие корреляции — это объективно существующее явление, а не наш недостаток знания о системе, то шанс победить игре с одним или несколькими игроками должен быть иным, нежели в классическом случае. Самой простой квантовой игрой можно назвать проверку неравенств Белла, с помощью которых теория скрытых параметров впервые была проверена экспериментально. С тех пор физики и математики предлагают игры, где эта разница видна наиболее существенно.

Апогеем этого поиска стали игры, в которых благодаря квантовым стратегиями вероятность успеха равна ста процентам. В условиях игр коммуникация между игроками запрещена, поэтому с классической точки зрения абсолютная победа выглядит так, будто бы участники передают друг другу информацию неким паранормальным способом. За это такие игры были названы квантовой псевдотелепатией.

Наиболее простым примером квантовой псевдотелепатии считается игра, предложенная независимо Мермином и Пересом, в которой участникам нужно заполнять магический квадрат 3×3. Экспериментальная реализация игры Мермина — Переса, однако, затруднена тем, что требует распределения двух запутанных состояний двух кубитов и проведения локальных измерений в разных запутанных парах.

Первыми, кто справился с этими трудностями, стали Цзя-Минь Сюй (Jia-Min Xu) из Научно-технического университета Китая и ее коллеги.