Rubikova kocka je už roky považovaná za symbol inteligencie. Vo filmoch a seriáloch ju často používajú na zdôraznenie geniality postavy, keďže tento trojrozmerný hlavolam je známy svojou zložitosťou. Pre fyzikov a matematikov z Coloradskej univerzity v Boulder však pôvodná verzia hlavolamu nebola dostatočne náročná.
Rozhodli sa teda vytvoriť niečo ešte zložitejšie – kvantovú Rubikovu kocku.
Vedci vo svojej štúdii, ktorá zatiaľ čaká na recenziu, vysvetľujú, že nahradili klasické farebné diely kvantovými časticami. „Jednotlivé farby kocky zastupujú častice jedného druhu, ktoré sú od seba nerozlíšiteľné, ale líšia sa od častíc iných farieb,“ píšu. Pri premiestňovaní častíc musia navyše zohľadniť špecifické pravidlá výmeny častíc, čo celý hlavolam značne komplikuje. Píše o tom Ifl Science.
Kvantová zmena pohybov
Na rozdiel od bežnej Rubikovej kocky, kde je možné kombinovať rôzne pohyby, kvantová verzia ponúka len dve základné možnosti – otáčanie okolo z- a x-osi. Kombináciou týchto pohybov dokáže hráč riešiť hlavolam, pričom na vyriešenie akéhokoľvek náhodného usporiadania stačia maximálne tri pohyby.
Skutočná výzva však prichádza s pridaním ďalšej kvantovej funkcie: pohybu, ktorý vedci nazvali „druhá odmocnina permutácie“. Tento pohyb spôsobí, že časti kocky sú naraz v stave „pohnuté aj nepohnuté“, čo je jav umožnený práve kvantovou povahou hlavolamu.
Nekonečné možnosti riešenia
Bežná Rubikova kocka má 43 kvintiliónov možných stavov, no najrýchlejší riešitelia ju dokážu zložiť za niekoľko sekúnd. Kvantová kocka je však omnoho náročnejšia. Podľa Noah Lordiho, doktoranda fyziky a spoluautora štúdie, môže riešenie kvantovej verzie trvať aj 20 miliónov pohybov. „Ak vám dám náhodne pomiešaný hlavolam, môže trvať nekonečne veľa pohybov, kým ho vyriešite,“ prezradil.
Dá sa kvantová kocka vôbec vyriešiť?
Kvantová kocka je síce mimoriadne zložitá, ale existujú spôsoby, ako ju zjednodušiť. Jedným spôsobom je merať stav častíc v kocke, čo by odstránilo kvantové „prekrytie stavov“ a kocka by sa potom správala ako obyčajná Rubikova kocka. Ďalšou možnosťou je použiť špeciálne častice, ako fermióny, ktoré udržujú kocku v najnižšej možnej energii a znížia počet možných stavov na zvládnuteľnú úroveň.
