Физики-теоретики из США под руководством Амита Викрама из Мэрилендского университета описали универсальный предел скорости, с которой квантовая информация перемешивается внутри больших систем. Работа опубликована в Physical Review Letters и важна не только для физики чёрных дыр: такие ограничения придётся учитывать при проектировании квантовых процессоров, где ошибка в одном элементе способна затронуть всю схему.

Что именно доказали физики

В центре исследования — скремблинг (от англ. scrambling — перемешивание). Так физики называют процесс, при котором информация, сначала связанная с одной частицей, постепенно распределяется по всей квантовой системе.

Если говорить проще, система «размазывает» сведения о начальном состоянии по множеству связей между частицами. После этого извлечь исходную информацию из одного элемента уже нельзя: она спрятана в общей картине.

Амит Викрам и Виктор Галицкий использовали принцип неопределённости «энергия — время». Он связывает изменение квантового состояния с энергетическими уровнями системы и задаёт нижнюю границу времени, за которое состояние может измениться.

Главный вывод работы: предел скорости скремблинга существует для любой квантовой системы. Он не зависит от того, взаимодействуют частицы попарно или более сложными группами. Раньше такую универсальность считали крайне трудной для строгого доказательства.

Почему здесь появились чёрные дыры

Гипотезу о минимальном времени перемешивания информации ещё в 2008 году обсуждали Ясухиро Секино и Леонард Сасскинд. Поводом стали чёрные дыры — объекты, которые в современной физике связывают с температурой, энтропией и предельной плотностью информации.

По идеям Стивена Хокинга, чёрная дыра не просто поглощает материю. Она ведёт себя как система с термодинамическими свойствами, где информация не исчезает в бытовом смысле, а меняет форму хранения.

Новая работа уточняет математический язык для таких процессов. Физики получили способ рассчитать момент, когда система достигает своего предела информационной пропускной способности. Это относится и к лабораторным квантовым установкам, и к моделям экстремальных астрофизических объектов.

Что это значит для квантовых компьютеров

Квантовый компьютер работает не с обычными битами, а с кубитами (от англ. quantum bit — квантовый бит). Кубит может находиться в более сложном состоянии, чем классические «ноль» и «единица», но такая гибкость делает его чувствительным к шуму и ошибкам.

Скремблинг в квантовом процессоре может быть и полезным, и опасным. С одной стороны, быстрое распределение информации помогает сложным вычислениям. С другой — оно усложняет контроль над ошибками: локальный сбой способен быстро стать общей проблемой схемы.

Поэтому предел скорости важен для инженерии. Он показывает, насколько быстро система может потерять простую связь между исходным состоянием и наблюдаемым результатом. Для создателей квантовых процессоров это не отвлечённая теория, а ограничение, которое влияет на архитектуру чипов, охлаждение, коррекцию ошибок и проверку результатов.

Похожая логика уже знакома в классической цифровой среде: чем сложнее система, тем труднее понять, где именно возникла утечка или сбой. Мы разбирали это на примере локальных ИИ-инструментов в материале об уязвимости Ollama и риске утечки ключей API.

Где связь с защитой данных

Открытие не означает, что завтра появится новый способ взлома паролей или мгновенной передачи данных. Речь идёт о фундаментальной физике, а не о готовой атаке на домашний компьютер.

Но для защиты данных результат важен стратегически. Квантовые технологии постепенно переходят из лабораторий в инженерные проекты: датчики, каналы связи, вычислительные ускорители, исследовательские платформы. У каждой такой системы появится свой профиль рисков.

Если разработчик понимает, как быстро информация распространяется внутри квантовой системы, он лучше оценивает устойчивость схемы. Это важно для квантовой коррекции ошибок, тестирования процессоров и будущих протоколов обмена данными.

Для обычного пользователя вывод другой: не стоит ждать, что новая физика сама решит вопросы приватности. Утечки чаще происходят не из-за предельных законов Вселенной, а из-за слабых паролей, фишинга (от англ. phishing — выуживание), лишних разрешений приложений и небрежной передачи файлов.

Почему бизнесу не стоит ждать «квантового чуда»

Компании любят смотреть на квантовые вычисления как на далёкий горизонт. Это удобно: можно отложить трудные решения на потом. Но долгий горизонт не отменяет текущую работу с данными.

Организации уже сейчас хранят архивы, которые могут сохранять ценность годами: договоры, медицинские сведения, финансовые документы, технические чертежи, переписку с клиентами. Если такие массивы плохо защищены, риск возникает задолго до появления зрелых квантовых компьютеров.

Новая работа физиков напоминает: любая вычислительная технология упирается в ограничения. У квантовых систем есть пределы скорости перемешивания информации, у классических — пределы контроля доступа, аудита и дисциплины сотрудников.

Поэтому практичная стратегия — не спорить с физикой, а сокращать площадь атаки. Это касается и корпоративных серверов, и смартфонов, и подключённых устройств. О похожих бытовых рисках мы писали в статье о том, что делать с данными в подключённой машине.

Что сделать уже сейчас

  • Проверьте, где хранятся ваши важные файлы: документы, фото паспортов, договоры, резервные копии. Уберите лишние копии из облаков и старых устройств.
  • Включите двухфакторную защиту для почты, банковских приложений и рабочих аккаунтов. Лучше использовать приложение-аутентификатор или аппаратный ключ, если сервис это поддерживает.
  • Обновите операционную систему, браузер и приложения. Старые версии часто закрывают путь не к «квантовым» атакам, а к обычным вредоносным программам.
  • Не передавайте рабочие файлы через случайные чаты и личные почтовые ящики. Для компаний важны журналы доступа и понятные правила хранения.
  • В публичных сетях используйте сервис безопасного интернет-соединения, чтобы снизить риск перехвата данных и лишнего сбора сведений о вашей активности.
  • Раз в месяц просматривайте разрешения приложений на смартфоне. Камера, микрофон, контакты и геолокация нужны далеко не всем программам.
  • Не откладывайте резервное копирование. Минимум одна копия важных данных должна храниться отдельно от основного устройства.
Поделиться: