Forskare har använt en kvantdator för att utföra ett nyckelt est som tyder på att kvantmekanik noggrant beskriver verkligheten på små skalor. Experimentet bekräftar den 'ontiska' synen, där vågfunktionen representerar sanna kvanttillstånd. Dock begränsar brus insikterna på större skalor.
Kvantmekanik har förbryllat fysiker sedan dess upptäckt för över ett sekel sedan på grund av sin probabilistiska natur. En superposition, till exempel, väcker frågor: upptar en partikel verkligen flera platser, eller är vågfunktionen bara ett verktyg för att beräkna sannolikheter? Teorier om dolda variabler föreslår underliggande realiteter bortom kvantbeskrivningar, men experiment som John Bells på 1960-talet har stött kvantnonlokalitet och uteslutit sådana idéer.
År 2012 utvecklade fysikerna Matthew Pusey, Jonathan Barrett och Terry Rudolph PBR-testet för att skilja mellan tolkningar av kvantsystem. Den ontiska synen hävdar att vågfunktionen—den matematiska beskrivningen av kvanttillstånd—återspeglar verkligheten, medan den epistemiska synen ser den som en approximation som döljer djupare sanningar. PBR-testet jämför kvantelement, som qubits, för att kontrollera om utfall matchar förutsägelser; högre överlappningar än förväntat skulle stödja den epistemiska sidan.
Songqinghao Yang vid University of Cambridge och kollegor tillämpade detta test på en IBM Heron kvantdator. För små grupper av qubits—par eller set om fem—mätte de utdata som strängar av 1:or och 0:or, med hänsyn till brus. Resultaten stämde överens med kvantförutsägelser och bekräftade den ontiska synen. “För närvarande är all kvant hårdvara brusig, och det finns vissa fel i alla operationer, så om vi lägger till detta brus ovanpå PBR-tröskeln, vad skulle hända med vår tolkning [av vårt system]?” säger Yang. “Det visar sig att om du gör experimentet i liten skala kan vi fortfarande uppfylla det ursprungliga PBR-testet och utesluta den epistemiska tolkningen.”
Utmaningar uppstod med den 156-qubit maskinen, där fel dolde skillnader mellan syner. Detta begränsar slutsatser om kvantverkligheten på större skalor. Att verifiera 'kvantighet' via PBR kunde benchmarka enheter för kvantfördel, förmågan att överträffa klassiska datorer. “Om du vill ha kvantfördel behöver du kvantighet inuti dina kvantdatorer, annars kan du hitta en ekvivalent klassisk algoritm,” noterar teammedlemmen Haomu Yuan.
Matthew Pusey, en PBR-uppfinnare nu vid University of York, finner det intressant att använda det som prestandabenchmark men ifrågasätter dess implikationer för verkligheten, eftersom det förutsätter kvantteorins giltighet. Terry Rudolph vid Imperial College London tillägger att testning på större system smalnar av alternativa teorier, även om detta experiment kanske inte utesluter specifika nedbrytningar på mesoskopiska skalor. Studien publiceras i arXiv (DOI: arxiv.org/abs/2510.11213).