การทดลองครั้งสำคัญพิสูจน์ให้เห็นว่าการสื่อสารควอนตัมนั้นเร็วกว่าจริงๆ

การทดลองครั้งสำคัญพิสูจน์ให้เห็นว่าการสื่อสารควอนตัมนั้นเร็วกว่าจริงๆ

jumbo jili

คอมพิวเตอร์ควอนตัมยังคงเป็นความฝัน แต่ยุคของการสื่อสารควอนตัมมาถึงแล้ว การทดลองใหม่จากปารีสได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าการสื่อสารควอนตัมนั้นเหนือกว่าวิธีการส่งข้อมูลแบบคลาสสิก
“เราเป็นคนแรกที่แสดงให้เห็นประโยชน์จากควอนตัมสำหรับการส่งข้อมูลว่าทั้งสองฝ่ายมีส่วนแบ่งการดำเนินงานที่มีประโยชน์” กล่าวว่า Eleni เดียมานติ , วิศวกรไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัยซอร์บอนน์และผู้เขียนร่วมของผลพร้อมกับ Iordanis Kerenidis เป็น นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่ปารีส Diderot University และNiraj มาร์

สล็อต

เครื่องควอนตัมซึ่งใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติควอนตัมของสสารเพื่อเข้ารหัสข้อมูล ได้รับการคาดหวังอย่างกว้างขวางว่าจะปฏิวัติการคำนวณ แต่ความคืบหน้าได้ช้า ในขณะที่วิศวกรทำงานเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมพื้นฐาน นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีได้เผชิญกับอุปสรรคพื้นฐานที่มากขึ้น: พวกเขาไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกจะไม่สามารถทำงานที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมได้รับการออกแบบมา ตัวอย่างเช่น ช่วงฤดูร้อนที่ผ่านมา วัยรุ่นจากเท็กซัสได้พิสูจน์ว่าปัญหาที่คิดว่าจะแก้ไขได้อย่างรวดเร็วเฉพาะบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่านั้นที่สามารถทำได้อย่างรวดเร็วบนคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกเช่นกัน
อย่างไรก็ตาม ในขอบเขตของการสื่อสาร (แทนที่จะเป็นการคำนวณ) ประโยชน์ของวิธีการควอนตัมนั้นสามารถรับรองได้ กว่าทศวรรษที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ได้พิสูจน์ว่าอย่างน้อยในทางทฤษฎี การสื่อสารควอนตัมเอาชนะวิธีการส่งข้อความแบบคลาสสิกสำหรับงานบางอย่าง
“คนส่วนใหญ่ดูงานคำนวณ ข้อดีอย่างหนึ่งที่สำคัญคือ ในงานสื่อสาร ข้อดีสามารถพิสูจน์ได้” Kerenidis กล่าว
ในปี 2547 Kerenidis และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์อีกสองคนจินตนาการถึงสถานการณ์ที่บุคคลหนึ่งจำเป็นต้องส่งข้อมูลไปยังอีกคนหนึ่งเพื่อให้บุคคลที่สองสามารถตอบคำถามเฉพาะได้ นักวิจัยพิสูจน์ว่าการตั้งค่าควอนตัมสามารถทำงานให้สำเร็จได้โดยการส่งข้อมูลน้อยกว่าระบบคลาสสิกแบบทวีคูณ แต่การตั้งค่าควอนตัมที่พวกเขาจินตนาการไว้นั้นเป็นทฤษฎีล้วนๆ และอยู่ไกลเกินกว่าเทคโนโลยีในสมัยนั้น
Kerenidis กล่าวว่า “เราสามารถพิสูจน์ข้อได้เปรียบของควอนตัมได้ แต่เป็นการยากที่จะนำโปรโตคอลควอนตัมไปใช้จริง
งานใหม่นี้ดำเนินการเวอร์ชันแก้ไขของสถานการณ์สมมติที่ Kerenidis และเพื่อนร่วมงานมองเห็น คำถามที่กล่าวถึงในบทความนี้เกี่ยวข้องกับผู้ใช้สองคนคือ Alice และ Bob อลิซมีลูกบอลหมายเลขหนึ่งชุด ลูกบอลแต่ละลูกจะถูกสุ่มสีเป็นสีแดงหรือสีน้ำเงิน บ๊อบต้องการทราบว่าลูกบอลคู่หนึ่งซึ่งสุ่มเลือกมานั้นมีสีเดียวกันหรือสีต่างกันหรือไม่ อลิซต้องการส่งข้อมูลให้ Bob น้อยที่สุดในขณะที่ยังมั่นใจว่า Bob สามารถตอบคำถามของเขาได้
ปัญหานี้เรียกว่า “ปัญหาการจับคู่การสุ่มตัวอย่าง” มันมีความหมายสำหรับการเข้ารหัสและสกุลเงินดิจิทัล ซึ่งผู้ใช้มักต้องการแลกเปลี่ยนข้อมูลโดยไม่จำเป็นต้องเปิดเผยทุกสิ่งที่พวกเขารู้ นอกจากนี้ยังเหมาะสมอย่างยิ่งที่จะแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบในการสื่อสารควอนตัม
“คุณไม่สามารถพูดได้ว่า ‘ฉันต้องการส่งภาพยนตร์หรือบางสิ่งบางอย่างที่หนึ่งกิกะไบต์และเข้ารหัสให้เป็นสถานะควอนตัม’” และคาดว่าจะพบข้อได้เปรียบของควอนตัมThomas Vidickนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่ California Institute of กล่าว เทคโนโลยี. “คุณต้องดูงานที่ละเอียดอ่อนกว่านี้”
ในการแก้ปัญหาการจับคู่อย่างคลาสสิก อลิซต้องส่งข้อมูลจำนวนหนึ่งให้กับบ๊อบตามสัดส่วนกับรากที่สองของจำนวนลูกบอล แต่ลักษณะนอกรีตของข้อมูลควอนตัมทำให้โซลูชันมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ในห้องแล็บที่ใช้ในงานใหม่นี้ อลิซและบ๊อบสื่อสารกันผ่านเลเซอร์พัลส์ แต่ละชีพจรแสดงถึงลูกเดียว พัลส์จะเคลื่อนผ่านตัวแยกลำแสง ซึ่งส่งครึ่งหนึ่งของแต่ละพัลส์ไปยังอลิซและอีกครึ่งหนึ่งไปทางบ็อบ เมื่อชีพจรผ่านอลิซ เธอสามารถเปลี่ยนบางอย่างที่เรียกว่าเฟสของพัลส์เลเซอร์เพื่อเข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับลูกบอลแต่ละลูก ไม่ว่าจะเป็นสีแดงหรือสีน้ำเงิน
ในขณะเดียวกันบ็อบก็เข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับลูกบอลคู่หนึ่งที่เขาสนใจในพัลส์เลเซอร์ครึ่งหนึ่งของเขา จากนั้นพัลส์จะมาบรรจบกันในตัวแยกลำแสงอีกตัวหนึ่ง ซึ่งจะรบกวนซึ่งกันและกัน วิธีที่พัลส์สองชุดแทรกแซงซึ่งกันและกันสะท้อนถึงความแตกต่างในวิธีที่เฟสของพัลส์แต่ละอันเปลี่ยนไป Bob สามารถอ่านรูปแบบการรบกวนบนเครื่องตรวจจับโฟตอนที่อยู่ใกล้เคียงได้
จนกระทั่งตอนที่ Bob “อ่าน” ข้อความเลเซอร์ของ Alice ข้อความควอนตัมของ Alice สามารถตอบคำถามเกี่ยวกับคู่ใด ๆ ก็ได้ แต่ในการอ่านข้อความควอนตัม เขาทำลายมัน โดยให้ข้อมูลเกี่ยวกับลูกบอลเพียงคู่เดียว
คุณลักษณะของข้อมูลควอนตัมนี้มีศักยภาพที่จะอ่านได้หลายวิธี แต่สามารถอ่านได้เพียงวิธีเดียวในท้ายที่สุด ช่วยลดปริมาณข้อมูลที่จำเป็นต้องส่งเพื่อแก้ปัญหาการจับคู่การสุ่มตัวอย่างได้อย่างมาก ถ้าอลิซต้องการส่ง Bob 100 บิตคลาสสิกเพื่อให้แน่ใจว่าเขาสามารถตอบคำถามของเขาได้ เธอสามารถบรรลุวัตถุประสงค์เดียวกันได้ในเวลาประมาณ 10 คิวบิตหรือควอนตัมบิต
Graeme Smithนักฟิสิกส์จาก JILA ในเมืองโบลเดอร์ รัฐโคโลราโด ผู้ซึ่งทำงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีควอนตัมกล่าวว่า “นี่เป็นการพิสูจน์หลักการที่คุณต้องทำ หากคุณกำลังจะสร้างเครือข่ายควอนตัมที่แท้จริง
การทดลองใหม่นี้เป็นชัยชนะเหนือวิธีการแบบดั้งเดิม นักวิจัยได้เข้าสู่การทดลองโดยรู้ว่าต้องมีการส่งข้อมูลแบบคลาสสิกมากน้อยเพียงใดเพื่อแก้ปัญหา จากนั้นพวกเขาก็แสดงให้เห็นอย่างปฏิเสธไม่ได้ว่าสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีควอนตัม Smith กล่าว “ในบทความนี้เป็นเรื่องดีที่ได้เห็นผู้คนใช้ความพยายามอย่างเต็มที่เพื่อให้แน่ใจว่าสิ่งที่พวกเขาทำนั้นยากแบบคลาสสิก แล้วทำสิ่งที่ยาก” โดยใช้วิธีการควอนตัม
ผลการวิจัยยังเสนอแนวทางอื่นในการบรรลุเป้าหมายอันยาวนานในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์: พิสูจน์ให้เห็นว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมปกครองเหนือกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก “อำนาจสูงสุด” ของควอนตัมดังกล่าวสร้างได้ยากในขอบเขตการคำนวณล้วนๆ แต่ปัญหาสำคัญมากมายขึ้นอยู่กับมากกว่าแค่การคำนวณ
Kerenidis กล่าวว่า “การรวมสิ่งที่เราสามารถทำได้ด้วยพลังการประมวลผลและการสื่อสาร การรวมสองสิ่งนี้เข้าด้วยกันจะทำให้พิสูจน์ความได้เปรียบของควอนตัมได้ง่ายขึ้น” Kerenidis กล่าว
ส่วนที่ยุ่งยาก Mahadev ตระหนักดีว่าคือการให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมยอมรับสถานะที่จะวัดก่อนที่มันจะรู้ว่าการวัดแบบใดที่ผู้ตรวจสอบจะขอ – ไม่เช่นนั้นคอมพิวเตอร์จะหลอกผู้ตรวจสอบได้ง่าย . นั่นเป็นที่มาของวิธีการของรัฐที่เป็นความลับ: โปรโตคอลของ Mahadev ต้องการให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสร้างสถานะลับก่อนแล้วจึงเข้าไปพัวพันกับสถานะที่ควรวัด จากนั้นคอมพิวเตอร์จะค้นหาว่าต้องดำเนินการวัดประเภทใด
เนื่องจากคอมพิวเตอร์ไม่รู้จักองค์ประกอบของสถานะลับ แต่ผู้ตรวจสอบรู้ Mahadev แสดงให้เห็นว่าเป็นไปไม่ได้ที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะโกงอย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ทิ้งร่องรอยของการซ้ำซ้อนที่ชัดเจน โดยพื้นฐานแล้ว Vidick เขียนว่า qubits ที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการวัดนั้น “ตั้งค่าไว้ในหินเข้ารหัส” ด้วยเหตุนี้ หากผลการวัดดูเหมือนเป็นข้อพิสูจน์ที่ถูกต้อง ผู้ตรวจสอบจะรู้สึกมั่นใจว่าเป็นจริง
“เป็นความคิดที่วิเศษมาก!” Vidick เขียน “มันทำให้ฉันตะลึงทุกครั้งที่ Urmila อธิบาย”
โปรโตคอลการตรวจสอบของ Mahadev พร้อมด้วยตัวสร้างตัวเลขสุ่มและวิธีการเข้ารหัสลับ – ขึ้นอยู่กับสมมติฐานว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่สามารถถอดรหัส LWE ได้ ในปัจจุบัน LWE ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นผู้สมัครชั้นนำสำหรับการเข้ารหัสหลังควอนตัม และในไม่ช้าก็อาจจะนำมาใช้โดยสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติเป็นมาตรฐานการเข้ารหัสลับใหม่เพื่อแทนที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่อาจทำลายได้ นั่นไม่ได้รับประกันว่าจะปลอดภัยจากคอมพิวเตอร์ควอนตัม Gottesman เตือน “แต่จนถึงตอนนี้ก็ยังแข็งอยู่” เขากล่าว “ไม่มีใครพบหลักฐานว่ามีแนวโน้มที่จะแตกหักได้”
ไม่ว่าในกรณีใดการพึ่งพา LWE ของโปรโตคอลทำให้งานของ Mahadev เป็นแบบ win-win Vidick เขียน วิธีเดียวที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถหลอกโปรโตคอลได้คือถ้ามีคนในโลกคอมพิวเตอร์ควอนตัมคิดหาวิธีทำลาย LWE ซึ่งจะเป็นความสำเร็จที่โดดเด่น

สล็อตออนไลน์

โปรโตคอลของ Mahadev ไม่น่าจะถูกนำมาใช้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริงในอนาคตอันใกล้นี้ ในขณะนี้ โปรโตคอลต้องการพลังประมวลผลมากเกินไปจึงจะใช้งานได้จริง แต่นั่นอาจเปลี่ยนแปลงได้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีขนาดใหญ่ขึ้นและนักวิจัยปรับปรุงโปรโตคอลให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
โปรโตคอลของ Mahadev อาจไม่สามารถทำได้ภายใน 5 ปีข้างหน้า แต่ “มันไม่ได้ปิดอย่างสมบูรณ์ในแฟนตาซีเช่นกัน” Aaronson กล่าว “เป็นสิ่งที่คุณสามารถเริ่มคิดได้ หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดี ในขั้นตอนต่อไปของวิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ควอนตัม”
และด้วยความเร็วของสนามที่กำลังเคลื่อนที่ เวทีนั้นอาจมาถึงเร็วกว่านี้ในภายหลัง เมื่อห้าปีที่แล้ว Vidick กล่าวว่านักวิจัยคิดว่าจะใช้เวลาหลายปีกว่าที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะแก้ปัญหาใด ๆ ที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกไม่สามารถทำได้ “ตอนนี้” เขากล่าว “ผู้คนคิดว่ามันจะเกิดขึ้นในหนึ่งปีหรือสองปี”
สำหรับ Mahadev การแก้ปัญหาที่เธอชอบทำให้เธอรู้สึกไม่ค่อยสบาย เธอหวังว่าเธอจะเข้าใจสิ่งที่เป็นปัญหาที่ทำให้ถูกต้องสำหรับเธอ เธอกล่าว “ฉันต้องหาคำถามใหม่ตอนนี้ คงจะดีถ้ารู้”
แต่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีมองว่าการคำนวณควอนตัมและการเข้ารหัสของ Mahadev ไม่ได้มากเท่ากับจุดจบของเรื่องราว แต่เป็นการสำรวจเบื้องต้นของสิ่งที่หวังว่าจะพิสูจน์ได้ว่าเป็นแนวความคิดที่หลากหลาย
“ความรู้สึกของฉันคือจะมีการติดตามผลมากมาย” Aharonov กล่าว “ฉันรอคอยผลลัพธ์เพิ่มเติมจาก Urmila”
ในเดือนธันวาคม Rigetti ได้สาธิตวิธีการจัดกลุ่มออบเจ็กต์โดยอัตโนมัติโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเอนกประสงค์ที่มี 19 คิวบิต นักวิจัยได้ดำเนินการเทียบเท่ากับการป้อนรายชื่อเมืองและระยะทางระหว่างเมืองให้กับเครื่อง และขอให้จัดเรียงเมืองออกเป็นสองภูมิภาค สิ่งที่ทำให้ปัญหานี้ยากคือการกำหนดเมืองหนึ่งขึ้นกับการกำหนดเมืองอื่นๆ ทั้งหมด ดังนั้นคุณต้องแก้ไขทั้งระบบในครั้งเดียว
ทีม Rigetti มอบหมาย qubit ให้แต่ละเมืองอย่างมีประสิทธิภาพ โดยระบุว่าได้มอบหมายให้กลุ่มใด ผ่านการโต้ตอบของ qubits (ซึ่งในระบบของ Rigetti เป็นไฟฟ้ามากกว่าแม่เหล็ก) qubits แต่ละคู่พยายามที่จะใช้ค่าที่ตรงกันข้าม – พลังงานของพวกมันลดลงเมื่อทำเช่นนั้น เห็นได้ชัดว่า สำหรับระบบใดๆ ที่มีมากกว่าสอง qubits บางคู่ของ qubits ต้องยินยอมที่จะกำหนดให้กับกลุ่มเดียวกัน เมืองใกล้เคียงยอมรับได้ง่ายกว่าเนื่องจากค่าใช้จ่ายที่กระฉับกระเฉงสำหรับพวกเขาที่จะอยู่ในกลุ่มเดียวกันนั้นต่ำกว่าเมืองที่ห่างไกลกว่า
ในการขับเคลื่อนระบบให้มีพลังงานต่ำที่สุด ทีมงานของ Rigetti ได้ใช้แนวทางที่คล้ายคลึงกันกับ D-Wave annealer พวกเขาเริ่มต้น qubits เป็น superposition ของการกำหนดคลัสเตอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด พวกเขาอนุญาตให้ qubits โต้ตอบสั้น ๆ ซึ่งทำให้พวกเขาลำเอียงไปสู่การสมมติค่าที่เหมือนกันหรือตรงกันข้าม จากนั้นพวกเขาใช้สนามแม่เหล็กแนวนอนแบบอะนาล็อกเพื่อให้ qubits สามารถพลิกได้หากเอียงมาก ผลักดันระบบไปทางสถานะพลังงานต่ำสุดเล็กน้อย พวกเขาทำซ้ำขั้นตอนสองขั้นตอนนี้ — โต้ตอบแล้วพลิก — จนกว่าระบบจะลดพลังงานลง ดังนั้นจึงแยกเมืองออกเป็นสองภูมิภาคที่แตกต่างกัน

jumboslot

งานการจัดหมวดหมู่เหล่านี้มีประโยชน์แต่ตรงไปตรงมา พรมแดนที่แท้จริงของการเรียนรู้ด้วยเครื่องอยู่ในแบบจำลองกำเนิด ซึ่งไม่เพียงแค่รู้จักลูกสุนัขและลูกแมวเท่านั้น แต่สามารถสร้างต้นแบบที่แปลกใหม่ได้ ซึ่งก็คือสัตว์ที่ไม่เคยมีอยู่จริง แต่ก็น่ารักเหมือนที่เคยมีมา พวกเขาอาจค้นหาหมวดหมู่ของ “ลูกแมว” และ “ลูกสุนัข” ได้ด้วยตัวเอง หรือสร้างภาพที่ขาดหางหรืออุ้งเท้าขึ้นมาใหม่ Mohammad Aminหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของ D-Wave กล่าวว่า “เทคนิคเหล่านี้มีประสิทธิภาพและมีประโยชน์มากในการเรียนรู้ของเครื่อง แต่ก็ยากมาก” ความช่วยเหลือควอนตัมยินดีเป็นอย่างยิ่ง
D-Wave และทีมวิจัยอื่นๆ ได้รับมือกับความท้าทายนี้ การฝึกโมเดลดังกล่าวหมายถึงการปรับการโต้ตอบทางแม่เหล็กหรือทางไฟฟ้าระหว่าง qubits เพื่อให้เครือข่ายสามารถสร้างข้อมูลตัวอย่างบางส่วนได้ ในการทำเช่นนี้ คุณต้องรวมเครือข่ายกับคอมพิวเตอร์ธรรมดา เครือข่ายทำหน้าที่อย่างหนัก โดยค้นหาว่าตัวเลือกการโต้ตอบที่กำหนดมีความหมายอย่างไรสำหรับการกำหนดค่าเครือข่ายขั้นสุดท้าย และคอมพิวเตอร์ของพันธมิตรจะใช้ข้อมูลนี้เพื่อปรับการโต้ตอบ ในการสาธิตเมื่อปีที่แล้วAlejandro Perdomo-Ortizนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการ Quantum Artificial Intelligence Lab ของ NASA และทีมของเขาได้เปิดเผยระบบ D-Wave กับภาพตัวเลขที่เขียนด้วยลายมือ พบว่ามี 10 หมวดหมู่ จับคู่ตัวเลข 0 ถึง 9 และสร้างตัวเลขที่เขียนขึ้นเอง
คอขวดสู่อุโมงค์
นั่นเป็นข่าวดี ข้อเสียคือไม่สำคัญว่าโปรเซสเซอร์ของคุณจะยอดเยี่ยมแค่ไหนถ้าคุณไม่สามารถรับข้อมูลของคุณเข้าไปได้ ในอัลกอริธึมเมทริกซ์-พีชคณิต การดำเนินการครั้งเดียวอาจจัดการเมทริกซ์ที่มีตัวเลข 16 ตัว แต่ยังคงต้องใช้การดำเนินการ 16 ครั้งเพื่อโหลดเมทริกซ์ Maria Schuld นักวิจัยจาก Xanadu สตาร์ทอัพด้านควอนตัมคอมพิวติ้งกล่าวว่า “การเตรียมการของรัฐ – การนำข้อมูลคลาสสิกเข้าสู่สถานะควอนตัม – ถูกหลีกเลี่ยงโดยสิ้นเชิง และฉันคิดว่านี่เป็นหนึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุด” ปริญญาเอกด้านการเรียนรู้ของเครื่องควอนตัม ระบบแมชชีนเลิร์นนิงที่จัดวางในรูปแบบทางกายภาพเผชิญกับความยากลำบากในการฝังปัญหาในเครือข่ายของ qubits และทำให้ qubits มีปฏิสัมพันธ์ตามที่ควรจะเป็น
เมื่อคุณป้อนข้อมูลของคุณได้แล้ว คุณจะต้องจัดเก็บข้อมูลดังกล่าวในลักษณะที่ระบบควอนตัมสามารถโต้ตอบกับข้อมูลได้โดยไม่ทำให้การคำนวณต่อเนื่องเสียหาย Lloyd และเพื่อนร่วมงานของเขาได้เสนอควอนตัมแรมที่ใช้โฟตอน แต่ไม่มีใครมีการคุมกำเนิดที่คล้ายคลึงกันสำหรับคิวบิตที่มีตัวนำยิ่งยวดหรือไอออนที่ติดอยู่ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พบในคอมพิวเตอร์ควอนตัมชั้นนำ “นั่นเป็นปัญหาทางเทคโนโลยีขนาดใหญ่เพิ่มเติมนอกเหนือจากปัญหาในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม” Aaronson กล่าว “ความประทับใจที่ฉันได้รับจากผู้ทดลองที่ฉันคุยด้วยคือพวกเขาหวาดกลัว พวกเขาไม่รู้ว่าจะเริ่มสร้างสิ่งนี้อย่างไร”
และสุดท้าย คุณจะดึงข้อมูลของคุณออกมาได้อย่างไร? นั่นหมายถึงการวัดสถานะควอนตัมของเครื่องจักร และไม่เพียงแต่การวัดจะส่งกลับเพียงตัวเลขเดียวในแต่ละครั้ง สุ่มสุ่มออกมา แต่ยังยุบสถานะทั้งหมด ล้างข้อมูลที่เหลือก่อนที่คุณจะมีโอกาสดึงข้อมูล มัน. คุณต้องเรียกใช้อัลกอริทึมซ้ำแล้วซ้ำอีกเพื่อดึงข้อมูลทั้งหมด

slot

แต่ทั้งหมดจะไม่สูญหาย สำหรับปัญหาบางประเภท คุณสามารถใช้การรบกวนควอนตัมได้ นั่นคือคุณสามารถออกแบบท่าเต้นเพื่อให้คำตอบที่ผิดลบล้างตัวเองและคำตอบที่ถูกต้องเสริมตัวเอง ด้วยวิธีนี้ เมื่อคุณไปวัดสถานะควอนตัม มันจะไม่ให้ค่าสุ่มใดๆ แก่คุณ แต่เป็นคำตอบที่ต้องการ แต่มีเพียงไม่กี่อัลกอริธึม เช่น การค้นหาด้วยกำลังเดรัจฉาน ที่สามารถใช้การรบกวนได้ดี และการเร่งความเร็วมักจะพอประมาณ
ในบางกรณี นักวิจัยพบทางลัดในการรับข้อมูลเข้าและออก ในปี 2015 Lloyd, Silvano Garnerone จาก University of Waterloo ในแคนาดา และPaolo Zanardiที่ USC แสดงให้เห็นว่าสำหรับการวิเคราะห์ทางสถิติบางประเภท คุณไม่จำเป็นต้องป้อนหรือจัดเก็บชุดข้อมูลทั้งหมด ในทำนองเดียวกัน คุณไม่จำเป็นต้องอ่านข้อมูลทั้งหมดเมื่อมีค่าคีย์บางค่าเพียงพอ ตัวอย่างเช่น บริษัทเทคโนโลยีใช้แมชชีนเลิร์นนิงเพื่อแนะนำรายการให้ดูหรือซื้อของโดยอิงจากพฤติกรรมผู้บริโภคจำนวนมาก “หากคุณเป็น Netflix หรือ Amazon หรืออะไรก็ตาม คุณไม่จำเป็นต้องเขียนเมทริกซ์ไว้ที่ใดเลย” Aaronson กล่าว “สิ่งที่คุณต้องการจริงๆ ก็คือการสร้างคำแนะนำสำหรับผู้ใช้”

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on การทดลองครั้งสำคัญพิสูจน์ให้เห็นว่าการสื่อสารควอนตัมนั้นเร็วกว่าจริงๆ

ทำไมฉันถึงเรียกมันว่า ‘Quantum Supremacy’

ทำไมฉันถึงเรียกมันว่า ‘Quantum Supremacy’

jumbo jili

เอกสารล่าสุด จากห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Google ประกาศว่าบริษัทประสบความสำเร็จสูงสุดด้านควอนตัม ทุกคนต่างก็พูดถึงมัน แต่มันหมายความว่าอย่างไร?
ในปี 2012 ฉันได้เสนอคำว่า “quantum supremacy” เพื่ออธิบายจุดที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำสิ่งต่าง ๆ ที่คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกทำไม่ได้ โดยไม่คำนึงว่างานเหล่านั้นจะมีประโยชน์หรือไม่ ด้วยคำศัพท์ใหม่นั้น ฉันต้องการเน้นว่านี่เป็นช่วงเวลาพิเศษในประวัติศาสตร์โลกของเรา เมื่อเทคโนโลยีสารสนเทศตามหลักการของฟิสิกส์ควอนตัมเป็นลัคนา

สล็อต

คำว่า “อำนาจสูงสุดของควอนตัม” – ถ้าไม่ใช่แนวคิด – พิสูจน์แล้วว่าขัดแย้งกันด้วยเหตุผลสองประการ หนึ่งคืออำนาจสูงสุดนั้น ผ่านการเชื่อมโยงกับอำนาจสูงสุดสีขาว ทำให้เกิดจุดยืนทางการเมืองที่น่ารังเกียจ อีกเหตุผลหนึ่งก็คือคำนี้ทำให้การรายงานสถานะของเทคโนโลยีควอนตัมนั้นรุนแรงเกินไป ฉันคาดหวังการคัดค้านครั้งที่สอง แต่ไม่สามารถคาดการณ์ข้อแรกได้ ในกรณีใด ๆ คำที่ติดอยู่และได้รับการยอมรับจากทีม Google AI Quantum ด้วยความกระตือรือร้น
ฉันพิจารณาแต่ปฏิเสธความเป็นไปได้อื่นๆ อีกหลายอย่าง โดยตัดสินใจว่าอำนาจสูงสุดของควอนตัมนั้นสามารถจับประเด็นที่ฉันต้องการจะสื่อได้ดีที่สุด ทางเลือกหนึ่งคือ “ข้อได้เปรียบของควอนตัม” ซึ่งปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน แต่สำหรับฉัน “ความได้เปรียบ” ขาดการชกของ “อำนาจสูงสุด” ในการแข่งขัน ม้ามีความได้เปรียบหากชนะด้วยจมูก ในทางตรงกันข้าม ความเร็วของคอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นสูงกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปอย่างมาก สำหรับงานบางอย่าง อย่างน้อยก็เป็นความจริงในหลักการ
บทความล่าสุดของ Google แสดงให้เห็นถึงประเด็นนี้ พวกเขาใช้อุปกรณ์ที่มี 53 คิวบิต (ควอนตัมแอนะล็อกของบิตของคอมพิวเตอร์คลาสสิก) และพวกเขารายงานว่าใช้เวลาเพียงไม่กี่นาทีในการคำนวณควอนตัมซึ่งจะใช้เวลาเพียงไม่กี่นาทีในการประมวลผลซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันหลายพันปี สมมติว่าเป็นความจริง นี่เป็นความสำเร็จที่โดดเด่นในฟิสิกส์ทดลองและเป็นข้อพิสูจน์ถึงความก้าวหน้าที่รวดเร็วในฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ควอนตัม ฉันขอแสดงความยินดีกับทุกคนที่เกี่ยวข้อง
สิ่งที่จับได้ตามที่ทีม Google รับทราบคือปัญหาที่เครื่องของพวกเขาแก้ไขด้วยความเร็วที่น่าประหลาดใจนั้นได้รับการคัดเลือกมาอย่างดีเพื่อจุดประสงค์ในการแสดงให้เห็นถึงความเหนือกว่าของคอมพิวเตอร์ควอนตัม มันไม่ใช่ปัญหาที่น่าสนใจในทางปฏิบัติมากนัก โดยสังเขป คอมพิวเตอร์ควอนตัมดำเนินการลำดับคำสั่งที่เลือกแบบสุ่ม จากนั้นจึงวัด qubit ทั้งหมดเพื่อสร้างสตริงบิตเอาต์พุต การคำนวณควอนตัมนี้มีโครงสร้างน้อยมาก ซึ่งทำให้ยากสำหรับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกที่จะติดตาม แต่ยังหมายความว่าคำตอบนั้นไม่ได้ให้ข้อมูลมากนัก
อย่างไรก็ตาม การสาธิตยังคงมีนัยสำคัญ โดยตรวจสอบว่าเอาต์พุตของคอมพิวเตอร์ควอนตัมสอดคล้องกับเอาต์พุตของซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก (ในกรณีที่ใช้เวลาไม่ถึงพันปี) ทีมงานได้ตรวจสอบแล้วว่าพวกเขาเข้าใจอุปกรณ์ของตนและทำงานตามที่ควรจะเป็น ตอนนี้เราทราบแล้วว่าฮาร์ดแวร์ใช้งานได้ เราสามารถเริ่มค้นหาแอปพลิเคชันที่มีประโยชน์มากขึ้นได้
เหตุใดการตรวจสอบประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์จึงมีความสำคัญมาก เป็นเพราะการควบคุมคอมพิวเตอร์ควอนตัมอย่างแม่นยำนั้นเป็นเรื่องยาก ในแง่หนึ่ง การมองแค่ระบบควอนตัมก็รบกวนระบบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ของหลักการความไม่แน่นอนที่มีชื่อเสียงของไฮเซนเบิร์ก ดังนั้น หากเราต้องการใช้ระบบดังกล่าวในการจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลได้อย่างน่าเชื่อถือ เราจำเป็นต้องแยกระบบนั้นออกจากโลกภายนอกเกือบทั้งหมด ในขณะเดียวกัน เราก็ต้องการให้ qubits มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน เพื่อให้เราสามารถประมวลผลข้อมูลได้ เรายังต้องควบคุมระบบจากภายนอกและสุดท้ายวัด qubits เพื่อเรียนรู้ผลลัพธ์ของการคำนวณของเรา ค่อนข้างท้าทายที่จะสร้างระบบควอนตัมที่ตอบสนองเดซิเดราตาเหล่านี้ทั้งหมด และต้องใช้เวลาหลายปีในการพัฒนาวัสดุ การประดิษฐ์
ความสำเร็จสูงสุดของควอนตัมที่ Google กล่าวหาว่าเป็นขั้นตอนสำคัญในการแสวงหาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริง ฉันคิดว่ามันจะเป็นประโยชน์ที่จะมีคำศัพท์สำหรับยุคที่ตอนนี้พระอาทิตย์ขึ้นดังนั้นฉันเพิ่งทำอย่างใดอย่างหนึ่งขึ้น : NISQ (คล้องจองกับความเสี่ยง) ย่อมาจาก “ควอนตัมระดับกลางที่มีเสียงดัง” ในที่นี้ “สเกลระดับกลาง” หมายถึงขนาดของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ขณะนี้พร้อมใช้งาน: อาจมีขนาดใหญ่พอที่จะทำงานเฉพาะทางขั้นสูงบางอย่างที่อยู่นอกเหนือซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน “Noisy” เน้นว่าเราควบคุม qubit ได้ไม่สมบูรณ์ ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ ที่สะสมอยู่ตลอดเวลา ถ้าเราพยายามคำนวณนานเกินไป เราก็ไม่น่าจะได้คำตอบที่ถูกต้อง
ทีมงาน Google ได้แสดงให้เห็นชัดเจนว่าขณะนี้มีความเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องควอนตัมที่มีขนาดใหญ่เพียงพอและแม่นยำพอที่จะแก้ปัญหาที่เราไม่สามารถแก้ปัญหาได้ก่อนหน้านี้ ซึ่งเป็นการประกาศการเริ่มต้นของยุค NISQ
เราจะไปจากที่นี่ที่ไหน? โดยปกติ Google และผู้สร้างฮาร์ดแวร์รายอื่นๆ หวังว่าจะพบแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริงสำหรับอุปกรณ์ควอนตัมของพวกเขา คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีขนาดใหญ่กว่ามากอาจช่วยนักวิจัยออกแบบวัสดุและสารประกอบทางเคมีใหม่ หรือสร้างเครื่องมือที่ดีกว่าสำหรับการเรียนรู้ของเครื่อง แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีเสียงดังซึ่งมีคิวบิตเพียงไม่กี่ร้อยตัวอาจไม่มีประโยชน์อะไร ถึงกระนั้น เรามีแนวคิดเกี่ยวกับวิธีการใช้คอมพิวเตอร์ NISQ ที่เราอยากลอง ซึ่งอาจให้วิธีการที่ดีกว่าสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพหรือการจำลองทางกายภาพที่แม่นยำยิ่งขึ้น แต่เราไม่แน่ใจว่าสิ่งเหล่านี้จะปรากฎออกมาหรือไม่ การเล่นด้วยเทคโนโลยี NISQ จะเป็นเรื่องสนุกเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่สามารถทำได้ ฉันคาดหวังว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมีผลในการเปลี่ยนแปลงสังคม แต่สิ่งนี้อาจจะยังอยู่ห่างออกไปหลายสิบปี
ในบทความปี 2012 ที่นำเสนอคำว่า “อำนาจสูงสุดของควอนตัม” ฉันสงสัยว่า: “การควบคุมระบบควอนตัมขนาดใหญ่นั้นยากจริง ๆหรือยากอย่างน่าขันหรือไม่? ในกรณีก่อนหน้านี้ เราอาจประสบความสำเร็จในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่หลังจากทำงานหนักมาสองสามทศวรรษ ในกรณีหลังนี้ เราอาจจะไม่ประสบความสำเร็จมานานหลายศตวรรษ ถ้าเคย” ความสำเร็จล่าสุดโดยทีมงาน Google ได้ตอกย้ำความเชื่อมั่นของเราว่าการคำนวณควอนตัมนั้นยากจริงๆ หากเป็นเรื่องจริง เทคโนโลยีควอนตัมจำนวนมากมีแนวโน้มที่จะเบ่งบานในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า
อย่างแรก โฟตอนจะถูกแยกโดยเครื่องแยกลำแสงออกเป็นสองทางที่เป็นไปได้ และมุ่งหน้าไปยังทั้งห้องทดลองของอลิซและของบ็อบ การจัดวางในลักษณะที่ว่าในสาขาของการซ้อนซึ่งนาฬิกาของอลิซเดินช้าลง โฟตอนจะไปถึงห้องทดลองของบ็อบก่อน เขาหมุนโพลาไรเซชันของมันและส่งโฟตอนไปให้อลิซ ซึ่งจากนั้นทำการหมุนของเธอเองและส่งโฟตอนไปยังบุคคลที่สามที่ชื่อชาร์ลีในห้องแล็บที่สามที่อยู่ห่างไกลออกไป ในอีกสาขาหนึ่งของการซ้อนทับ โฟตอนไปถึงอลิซก่อนและจากเธอไปหาบ็อบถึงชาร์ลี เช่นเดียวกับในตัวอย่างของสวิตช์ควอนตัม “สวิตช์ควอนตัมความโน้มถ่วง” นี้จะสร้างการทับซ้อนของ A จากนั้น B และ B จากนั้น A
ชาร์ลีนำโฟตอนทั้งสองเส้นทางกลับมารวมกันและวัดโพลาไรเซชันของมัน อลิซ บ็อบ และชาร์ลีทำการทดลองซ้ำแล้วซ้ำเล่า พวกเขาพบว่าการหมุนและผลการวัดมีความสัมพันธ์ทางสถิติว่าการหมุนต้องเกิดขึ้นในลำดับสาเหตุที่ไม่แน่นอน
ในการวิเคราะห์ความไม่แน่นอนเชิงสาเหตุในสถานการณ์เช่นนี้ นักวิจัยของเวียนนาได้พัฒนาวิธีการเข้ารหัสความน่าจะเป็นสำหรับการสังเกตผลลัพธ์ที่แตกต่างกันในสถานที่ต่างๆ โดยไม่ต้องอ้างอิงถึงเวลาในเบื้องหลังที่ตายตัว เช่นเดียวกับในแนวทางของสาเหตุคอซาลอยด์ของฮาร์ดี ” กระบวนการของเมทริกซ์ฟอร์มาลิซึม ” ของพวกเขาสามารถจัดการกับความน่าจะเป็นที่มีอิทธิพลต่อกันและกันไม่ว่าทิศทางใดทิศทางหนึ่งหรือทั้งสองอย่างพร้อมกัน Brukner กล่าวว่า “คุณสามารถกำหนดเงื่อนไขได้อย่างดีภายใต้การรักษาความน่าจะเป็นเหล่านี้ แต่ไม่คิดว่าความน่าจะเป็นจะเกิดขึ้นก่อนหรือหลัง”

สล็อตออนไลน์

ในขณะเดียวกัน Hardy บรรลุเป้าหมายในการกำหนดทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในเฟรมเวิร์กของ causaloidในปี 2016 โดยพื้นฐานแล้ว เขาพบวิธีการจัดเรียงกองไพ่ที่แปลกใหม่กว่า เขาแสดงให้เห็นว่าคุณสามารถแมปการวัดใด ๆ ที่คุณทำบนพื้นที่นามธรรมโดยปราศจากสมมติฐานเชิงสาเหตุ ตัวอย่างเช่น คุณอาจตรวจสอบพื้นที่เล็กๆ ของจักรวาลและวัดทุกอย่างที่คุณสามารถทำได้ เช่น ความหนาแน่นของออกซิเจน ปริมาณพลังงานมืด และอื่นๆ จากนั้นคุณสามารถพล็อตการวัดของโปรแกรมแก้ไขนี้เป็นจุดเดียวในพื้นที่มิติสูงที่เป็นนามธรรม ซึ่งมีแกนที่แตกต่างกันสำหรับปริมาณที่วัดได้แต่ละรายการ ทำซ้ำสำหรับช่องว่างของเวลาได้มากเท่าที่คุณต้องการ
หลังจากที่คุณได้แมปเนื้อหาของกาล-อวกาศในพื้นที่อื่นแล้ว รูปแบบและพื้นผิวต่างๆ ก็เริ่มปรากฏขึ้น โครงเรื่องยังคงรักษาความสัมพันธ์ทั้งหมดที่มีอยู่ในกาลอวกาศ แต่ตอนนี้ไม่มีความรู้สึกเบื้องหลังหรือสาเหตุและผลกระทบ จากนั้นคุณสามารถใช้กรอบงาน causaloid เพื่อสร้างนิพจน์สำหรับความน่าจะเป็นที่เกี่ยวข้องกับขอบเขตที่ใหญ่ขึ้นและใหญ่ขึ้นของพล็อต
กรอบการทำงานร่วมนี้สำหรับทั้งกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอาจเป็นภาษาสำหรับแรงโน้มถ่วงควอนตัม และฮาร์ดี้กำลังยุ่งอยู่กับการพิจารณาขั้นตอนต่อไป
มีแนวคิดหนึ่งที่ทั้งเขาและนักทฤษฎีเวียนนาเพิ่งระบุว่าเป็นสะพานเชื่อมที่มีศักยภาพสู่อนาคต ฟิสิกส์หลังสาเหตุ: ” หลักการสมมูลควอนตัม ” ที่คล้ายคลึงกับหลักการสมมูลซึ่งเมื่อหนึ่งศตวรรษก่อนได้แสดงให้ไอน์สไตน์เห็นถึงหนทางสู่สัมพัทธภาพทั่วไป วิธีหนึ่งในการระบุหลักการสมมูลของไอน์สไตน์คือแม้ว่ากาลอวกาศสามารถยืดและโค้งงอได้ แต่รอยหยักในท้องถิ่น (เช่นด้านในของลิฟต์ที่ตกลงมา) ดูเรียบและคลาสสิกและฟิสิกส์ของนิวตันก็นำมาใช้ Hardy กล่าวว่า “หลักการสมมูลช่วยให้คุณค้นหาฟิสิกส์เก่าในฟิสิกส์ใหม่ได้ “นั่นทำให้ไอน์สไตน์เพียงพอ”
นี่คือหลักการที่คล้ายคลึงกัน: แรงโน้มถ่วงควอนตัมช่วยให้เมตริกกาล-อวกาศสามารถโค้งงอได้หลายแบบพร้อมกัน ซึ่งหมายความว่าเหตุการณ์ใดๆ จะมีโคนแสงที่ไม่ตรงกันหลายอัน กล่าวโดยย่อ เวรกรรมไม่มีกำหนด
แต่ฮาร์ดีตั้งข้อสังเกตว่า หากคุณดูเมตริกกาล-อวกาศที่ต่างกัน คุณจะหาวิธีระบุจุดเพื่อให้กรวยแสงตรงกัน อย่างน้อยก็ในพื้นที่ เช่นเดียวกับกาลอวกาศที่มองนิวตันในลิฟต์ของไอน์สไตน์ จุดเหล่านี้จะกำหนดกรอบอ้างอิงที่ซึ่งเวรกรรมดูแน่นอน “จุดที่อยู่ในอนาคตของกรวยไฟอันหนึ่งก็อยู่ในอนาคตของอีกอันหนึ่งด้วย ดังนั้นโครงสร้างเชิงสาเหตุในท้องถิ่นของพวกมันจึงตกลงกัน”
หลักการเทียบเท่าควอนตัมของ Hardy ยืนยันว่าจะมีจุดดังกล่าวอยู่เสมอ “มันเป็นวิธีจัดการกับความดุร้ายของโครงสร้างเชิงสาเหตุที่ไม่แน่นอน” เขากล่าว
ไอน์สไตน์ได้ใช้หลักการสมมูลของเขาในปี ค.ศ. 1907 และใช้เวลาจนถึงปี ค.ศ. 1915 เพื่อหาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป Hardy หวังที่จะสร้างเส้นทางที่คล้ายกันในการไล่ตามแรงโน้มถ่วงควอนตัม แม้ว่าเขาจะตั้งข้อสังเกตว่า “ฉันไม่ฉลาดเท่าไอน์สไตน์หรืออายุน้อย”
Brukner, Flaminia Giacomini และคนอื่นๆ กำลังไล่ตามแนวคิดที่คล้ายกันเกี่ยวกับกรอบอ้างอิงควอนตัมและหลักการเทียบเท่า
ยังไม่ชัดเจนว่าแนวทางการปฏิบัติงานของนักวิจัยเหล่านี้เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงควอนตัมตัดกับความพยายามเช่นทฤษฎีสตริงและแรงโน้มถ่วงควอนตัมลูปซึ่งมีจุดมุ่งหมายโดยตรงมากขึ้นในการหาแรงโน้มถ่วงเป็นหน่วยที่ไม่ต่อเนื่อง (“สตริง” หรือ “ลูป” ขนาดเล็กที่มองไม่เห็นในทั้งสองกรณี) Brukner ตั้งข้อสังเกตว่าแนวทางหลังเหล่านี้ “ไม่มีนัยยะในการดำเนินงานในทันที” เช่นเดียวกับ Hardy เขาชอบที่จะ “พยายามชี้แจงแนวคิดที่เกี่ยวข้องและพยายามเชื่อมโยงสิ่งเหล่านี้กับสิ่งที่เราสามารถสังเกตได้ตามหลักการ”
แต่ท้ายที่สุดแล้ว แรงโน้มถ่วงควอนตัมต้องมีความเฉพาะเจาะจง ไม่ใช่เพียงการตอบคำถามว่า “เราสังเกตอะไรได้บ้าง” แต่ยัง “มีอะไรอยู่?” นั่นคือ อะไรเป็นหน่วยสร้างควอนตัมของแรงโน้มถ่วง อวกาศ และเวลา?

jumboslot

จากข้อมูลของ Zych การวิจัยเกี่ยวกับโครงสร้างเชิงสาเหตุที่ไม่แน่นอนช่วยในการค้นหาทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบเต็มในสองวิธี: โดยให้กรอบทางคณิตศาสตร์ และโดยแจ้งการพัฒนาของทฤษฎีเฉพาะ เนื่องจากการให้เหตุผลควรอยู่ในแนวทางใดๆ ก็ตาม การหาปริมาณของแรงโน้มถ่วง เธอกล่าวว่า “เรากำลังสร้างสัญชาตญาณเกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับคุณลักษณะของควอนตัมของลำดับเวลาและเชิงสาเหตุ ซึ่งจะช่วยให้เราเข้าใจประเด็นเหล่านี้ภายในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมที่สมบูรณ์”
ปัจจุบัน Hardy กำลังเข้าร่วมในความร่วมมือด้านการวิจัยขนาดใหญ่ที่เรียกว่า QISS ซึ่งมุ่งเป้าไปที่ชุมชนนักวิจัยแบบผสมข้ามพันธุ์ของนักวิจัยเช่นเขา โดยมีภูมิหลังในรากฐานของควอนตัมและข้อมูลควอนตัม ร่วมกับชุมชนอื่นๆ ของนักวิจัยแรงโน้มถ่วงควอนตัม Carlo Rovelli นักทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมวงที่รู้จักกันดีที่มหาวิทยาลัย Aix-Marseille ในฝรั่งเศสซึ่งเป็นผู้นำของ QISS เรียกว่า Hardy “นักคิดที่แม่นยำ” ซึ่งเข้าถึงประเด็น “จากมุมมองที่แตกต่างกันและด้วยภาษาอื่น” ซึ่ง Rovelli พบว่ามีประโยชน์
Hardy คิดว่าเฟรมเวิร์กแบบคอซาลอยด์ของเขาอาจเข้ากันได้กับลูปหรือสตริง ซึ่งอาจแนะนำวิธีกำหนดทฤษฎีเหล่านั้นในลักษณะที่ไม่นึกภาพวัตถุที่วิวัฒนาการตามเวลาในพื้นหลังคงที่ “เรากำลังพยายามหาเส้นทางต่างๆ ในการขึ้นเขา” เขากล่าว เขาสงสัยว่าเส้นทางที่แน่นอนที่สุดสู่แรงโน้มถ่วงควอนตัมคือเส้นทางที่ “มีหัวใจของแนวคิดเรื่องโครงสร้างเชิงสาเหตุที่ไม่แน่นอน”
ทีมของ Google ได้พิจารณาสุ่มตัวอย่างจากวงจร IQP แต่เมื่อมองอย่างใกล้ชิดโดย Bremner และผู้ทำงานร่วมกันของเขาแนะนำว่าวงจรน่าจะต้องการการแก้ไขข้อผิดพลาด – ซึ่งจะต้องมีเกตพิเศษและอย่างน้อยสองร้อย qubits พิเศษ – เพื่อที่จะเอ็นร้อยหวายอัลกอริธึมคลาสสิกที่ดีที่สุดอย่างชัดเจน ดังนั้น ทีมงานจึงใช้ข้อโต้แย้งที่คล้ายกับของ Aaronson และ Bremner เพื่อแสดงให้เห็นว่าวงจรที่สร้างจากประตูที่ไม่ต้องเดินทาง แม้ว่าจะสร้างและวิเคราะห์ได้ยากกว่าวงจร IQP แต่ก็ยากกว่าสำหรับอุปกรณ์แบบคลาสสิกที่จะจำลอง เพื่อให้การคำนวณแบบคลาสสิกมีความท้าทายมากยิ่งขึ้น ทีมงานได้เสนอการสุ่มตัวอย่างจากวงจรที่สุ่มเลือก ด้วยวิธีนี้ คู่แข่งแบบดั้งเดิมจะไม่สามารถใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะที่คุ้นเคยของโครงสร้างของวงจรเพื่อคาดเดาพฤติกรรมของวงจรได้ดีขึ้น
แต่ไม่มีอะไรที่จะหยุดยั้งอัลกอริธึมแบบคลาสสิกไม่ให้มีไหวพริบมากขึ้น ในความเป็นจริง ในเดือนตุลาคม 2017 ทีมงานของ IBM ได้แสดงให้เห็นว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถจำลองการสุ่มตัวอย่างจากวงจรสุ่มได้มากถึง 56 qubits ได้อย่างไรด้วยความเฉลียวฉลาดแบบคลาสสิก ด้วยความเฉลียวฉลาดแบบคลาสสิก ). ในทำนองเดียวกันอัลกอริธึมที่มีความสามารถมากกว่าเพิ่งขยับขีดจำกัดคลาสสิกของการสุ่มตัวอย่างโบซอน ไปอยู่ที่ประมาณ 50 โฟตอน
อย่างไรก็ตาม การอัปเกรดเหล่านี้ยังคงไม่มีประสิทธิภาพอย่างน่ากลัว ตัวอย่างเช่น การจำลองของ IBM ใช้เวลาสองวันในการทำสิ่งที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมคาดว่าจะทำในเวลาน้อยกว่าหนึ่งในสิบของมิลลิวินาที เพิ่ม qubits อีกสองสาม – หรือความลึกอีกเล็กน้อย – และคู่แข่งควอนตัมสามารถหลุดเข้าไปในดินแดนสูงสุดได้อย่างอิสระ “โดยทั่วไป เมื่อพูดถึงการจำลองระบบที่พัวพันกันสูง ไม่มีความก้าวหน้า [แบบคลาสสิก] ที่เปลี่ยนแปลงเกมอย่างแท้จริง” Preskill กล่าว “เราแค่แทะที่เขตแดนมากกว่าที่จะระเบิดมัน”

slot

ไม่ได้หมายความว่าจะมีชัยชนะที่ชัดเจน “ที่ชายแดนคือสิ่งที่ผู้คนจะถกเถียงกันต่อไป” เบรมเนอร์กล่าว ลองนึกภาพสถานการณ์นี้: นักวิจัยสุ่มตัวอย่างจากวงจร 50-qubit ที่มีความลึก – หรืออาจใหญ่กว่าเล็กน้อยที่มีความลึกน้อยกว่า – และอ้างสิทธิ์สูงสุด แต่วงจรค่อนข้างดัง — คิวบิตทำงานผิดปกติ หรือประตูทำงานได้ไม่ดีนัก ดังนั้นนักทฤษฎีคลาสสิกของแครกเกอร์แจ็คบางคนจึงโฉบเข้ามาและจำลองวงจรควอนตัมโดยไม่ต้องเหนื่อยเพราะ “ด้วยเสียงสิ่งที่คุณคิดว่ายากกลายเป็นไม่ยากจากมุมมองคลาสสิก” Bremner อธิบาย “ก็น่าจะเป็นเช่นนั้น”

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on ทำไมฉันถึงเรียกมันว่า ‘Quantum Supremacy’

อาร์กิวเมนต์ต่อต้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม

อาร์กิวเมนต์ต่อต้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม

jumbo jili

สิบหกปีที่แล้ว ในวันที่อากาศหนาวเย็นในเดือนกุมภาพันธ์ที่มหาวิทยาลัยเยล โปสเตอร์ดึงดูดสายตาของกิล คาไล มันโฆษณาชุดของการบรรยายโดยมิเชล Devoretผู้เชี่ยวชาญที่รู้จักกันดีในความพยายามทดลองในการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม การเจรจาสัญญาว่าจะสำรวจคำถาม “ควอนตัมคอมพิวเตอร์: ปาฏิหาริย์หรือมิราจ?” กะไลคาดว่าจะมีการอภิปรายอย่างจริงจังเกี่ยวกับข้อดีและข้อเสียของการคำนวณควอนตัม เขากลับจำได้ว่า “ทิศทางที่สงสัยถูกละเลยเล็กน้อย” เขาออกเดินทางสำรวจมุมมองที่สงสัยด้วยตัวเขาเอง

สล็อต

นนี้Kalaiนักคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยฮิบรูในกรุงเยรูซาเล็มเป็นหนึ่งในที่โดดเด่นที่สุดของกลุ่มหลวมของนักคณิตศาสตร์ , ฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เถียงว่าควอนตัมคอมพิวเตอร์สำหรับทุกสัญญาทฤษฎีของมันเป็นสิ่งที่มีความฝัน บางคนโต้แย้งว่ามีเหตุผลทางทฤษฎีที่ดีว่าทำไมอวัยวะภายในของคอมพิวเตอร์ควอนตัม – “qubits” – จะไม่สามารถแสดงท่าเต้นที่ซับซ้อนได้อย่างสม่ำเสมอ บางคนบอกว่าเครื่องจักรจะไม่ทำงานในทางปฏิบัติ หรือถ้าสร้างขึ้นมา ข้อดีของเครื่องจักรจะไม่ดีพอที่จะชดเชยค่าใช้จ่าย
กาไลได้เข้าถึงประเด็นนี้จากมุมมองของนักคณิตศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ เขาได้วิเคราะห์ปัญหาโดยพิจารณาจากความซับซ้อนในการคำนวณและปัญหาด้านสัญญาณรบกวนในเชิงวิพากษ์ เขาโต้แย้งว่าระบบทางกายภาพทั้งหมดมีเสียงดังและ qubits ที่เก็บไว้ใน “superpositions” ที่มีความไวสูงจะเสียหายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้จากการมีปฏิสัมพันธ์กับโลกภายนอก การลดเสียงรบกวนไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของวิศวกรรมเท่านั้น เขากล่าว การทำเช่นนี้จะเป็นการละเมิดทฤษฎีบทพื้นฐานของการคำนวณ
กะไลรู้ว่าเขาเป็นชนกลุ่มน้อย บริษัทต่างๆ เช่น IBM, Intel และ Microsoft ได้ลงทุนอย่างมากในการคำนวณควอนตัม ผู้ร่วมทุนกำลังระดมทุนให้กับการเริ่มต้นระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัม (เช่นQuantum Circuitsซึ่งเป็น บริษัท ที่ก่อตั้งโดย Devoret และเพื่อนร่วมงานของ Yale สองคน) ประเทศอื่นๆ โดยเฉพาะจีน กำลังทุ่มเงินหลายพันล้านดอลลาร์ในภาคส่วนนี้
เมื่อเร็ว ๆ นี้นิตยสาร Quantaได้พูดคุยกับ Kalai เกี่ยวกับควอนตัมคอมพิวติ้ง เสียง และความเป็นไปได้ที่งานหนึ่งทศวรรษจะได้รับการพิสูจน์ว่าผิดภายในไม่กี่สัปดาห์ การสนทนาฉบับย่อและแก้ไขดังต่อไปนี้
คุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมครั้งแรกเมื่อใด
ตอนแรกฉันค่อนข้างกระตือรือร้นเหมือนคนอื่นๆ แต่ในการบรรยายในปี 2545 โดย Michel Devoret ชื่อ “Quantum Computer: Miracle or Mirage” ฉันรู้สึกว่าทิศทางที่สงสัยนั้นถูกละเลยเล็กน้อย ไม่เหมือนชื่อเรื่อง การพูดคุยเป็นสำนวนเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมที่ยอดเยี่ยมมาก ด้านข้างของภาพลวงตาไม่ได้ถูกนำเสนออย่างดี
ดังนั้นคุณจึงเริ่มค้นคว้าเกี่ยวกับภาพลวงตา
เฉพาะในปี 2548 เท่านั้นที่ฉันตัดสินใจทำงานด้วยตัวเอง ฉันเห็นโอกาสทางวิทยาศาสตร์และความเชื่อมโยงที่เป็นไปได้บางอย่างกับงานก่อนหน้าของฉันในปี 2542 กับItai BenjaminiและOded Schrammเกี่ยวกับแนวคิดที่เรียกว่าความไวต่อเสียงและความเสถียรของเสียง
คุณหมายถึงอะไรโดย “เสียง”?
โดยเสียงรบกวน ฉันหมายถึงข้อผิดพลาดในกระบวนการ และความไวต่อสัญญาณรบกวนเป็นตัววัดว่าสัญญาณรบกวน – ข้อผิดพลาด – จะส่งผลต่อผลลัพธ์ของกระบวนการนี้มากเพียงใด การคำนวณด้วยควอนตัมก็เหมือนกับกระบวนการที่คล้ายคลึงกันในธรรมชาติ — ที่มีเสียงดัง โดยมีความผันผวนและข้อผิดพลาดแบบสุ่ม เมื่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมดำเนินการ ในทุกรอบคอมพิวเตอร์มีความเป็นไปได้ที่ qubit จะเสียหาย
แล้วคอรัปชั่นนี้ล่ะคือปัญหาสำคัญ?
เราต้องการสิ่งที่เรียกว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม แต่สิ่งนี้จะต้องใช้ 100 หรือ 500 qubits “ทางกายภาพ” เพื่อแสดง qubit “ตรรกะ” เดียวที่มีคุณภาพสูงมาก จากนั้นเพื่อสร้างและใช้รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม ปริมาณเสียงรบกวนต้องต่ำกว่าระดับหรือเกณฑ์ที่กำหนด
เพื่อกำหนดเกณฑ์ที่ต้องการทางคณิตศาสตร์ เราต้องจำลองเสียงอย่างมีประสิทธิภาพ ฉันคิดว่ามันจะเป็นความท้าทายที่น่าสนใจ
คุณทำอะไรกันแน่?
ฉันพยายามทำความเข้าใจว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากข้อผิดพลาดที่เกิดจากสัญญาณรบกวนมีความสัมพันธ์หรือเชื่อมต่อกัน มีสุภาษิตฮีบรูที่กล่าวว่าปัญหามาเป็นกลุ่ม ในภาษาอังกฤษคุณจะพูดว่า: เมื่อฝนตก ฝนก็เทลงมา กล่าวอีกนัยหนึ่ง ระบบโต้ตอบมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดที่สัมพันธ์กัน จะมีความเป็นไปได้ที่ข้อผิดพลาดจะส่งผลกระทบต่อหลาย qubits ทั้งหมดในคราวเดียว
ตลอดทศวรรษที่ผ่านมา ฉันได้ศึกษาว่าความสัมพันธ์แบบใดที่เกิดจากการคำนวณควอนตัมที่ซับซ้อน และความสัมพันธ์แบบใดที่จะทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมล้มเหลว
ในงานก่อนหน้าของฉันเกี่ยวกับเสียง เราใช้วิธีทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่า การวิเคราะห์แบบฟูริเยร์ ซึ่งบอกว่าเป็นไปได้ที่จะแยกรูปคลื่นที่ซับซ้อนออกเป็นส่วนประกอบที่ง่ายกว่า เราพบว่าหากความถี่ของคลื่นที่แตกสลายเหล่านี้ต่ำ กระบวนการจะมีเสถียรภาพ และหากความถี่สูง กระบวนการก็มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาด
ว่าการทำงานก่อนหน้านี้นำฉันไปเมื่อเร็ว ๆ นี้ของฉันกระดาษที่ผมเขียนในปี 2014 ที่มีนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์มหาวิทยาลัยฮิบรู, ผู้ชายไค การคำนวณของเราแนะนำว่าเสียงในคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะฆ่าคลื่นความถี่สูงทั้งหมดในการสลายตัวของฟูริเยร์ หากคุณคิดว่ากระบวนการคำนวณเป็นซิมโฟนีของเบโธเฟน เสียงดังกล่าวจะทำให้เราได้ยินแต่เสียงเบสเท่านั้น แต่ไม่สามารถฟังเสียงเชลโล วิโอลา และไวโอลินได้
ผลลัพธ์เหล่านี้ยังให้เหตุผลที่ดีในการคิดว่าระดับเสียงไม่สามารถลดได้เพียงพอ พวกมันจะยังคงสูงกว่าที่จำเป็นในการแสดงให้เห็นถึงอำนาจสูงสุดของควอนตัมและการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัม
ทำไมเราไม่สามารถดันระดับเสียงให้ต่ำกว่าเกณฑ์นี้ได้?
นักวิจัยหลายคนเชื่อว่าเราสามารถก้าวข้ามขีดจำกัดได้ และการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นเพียงความท้าทายทางวิศวกรรมในการลดระดับคอมพิวเตอร์ลง อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์แรกของเราแสดงให้เห็นว่าระดับเสียงไม่สามารถลดลงได้ เนื่องจากการทำเช่นนี้จะขัดแย้งกับความเข้าใจอย่างถ่องแท้จากทฤษฎีการคำนวณเกี่ยวกับพลังของอุปกรณ์คำนวณแบบดั้งเดิม คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีเสียงดังในสเกลขนาดเล็กและระดับกลางให้พลังการคำนวณแบบดั้งเดิม พวกเขาเป็นแบบดั้งเดิมเกินกว่าจะไปถึง “อำนาจสูงสุดของควอนตัม” และหากไม่สามารถให้อำนาจสูงสุดของควอนตัมได้ การสร้างรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมซึ่งยากกว่าก็เป็นไปไม่ได้เช่นกัน
นักวิจารณ์ของคุณพูดอะไรกับสิ่งนั้น?
นักวิจารณ์ชี้ให้เห็นว่างานของฉันกับ Kindler เกี่ยวข้องกับรูปแบบการคำนวณควอนตัมที่จำกัด และยืนยันว่าแบบจำลองเสียงของเราไม่ใช่ทางกายภาพ แต่เป็นการลดความซับซ้อนทางคณิตศาสตร์ของสถานการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นจริง ฉันค่อนข้างแน่ใจว่าสิ่งที่เราได้แสดงให้เห็นสำหรับแบบจำลองอย่างง่ายของเรานั้นเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจริงและเป็นปรากฏการณ์ทั่วไป
นักวิจารณ์ของฉันยังชี้ให้เห็นถึงสองสิ่งที่พวกเขาพบว่าแปลกในการวิเคราะห์ของฉัน อย่างแรกคือความพยายามของฉันที่จะสรุปเกี่ยวกับวิศวกรรมของอุปกรณ์ทางกายภาพจากการพิจารณาเกี่ยวกับการคำนวณ ประการที่สองคือการสรุปเกี่ยวกับระบบควอนตัมขนาดเล็กจากข้อมูลเชิงลึกของทฤษฎีการคำนวณที่มักใช้กับระบบขนาดใหญ่ ฉันยอมรับว่าสิ่งเหล่านี้ผิดปกติและอาจถึงกับเป็นแนวการวิเคราะห์ที่แปลก
และสุดท้าย พวกเขาให้เหตุผลว่าปัญหาด้านวิศวกรรมเหล่านี้ไม่ใช่อุปสรรคพื้นฐาน และด้วยการทำงานหนักและทรัพยากรที่เพียงพอ เสียงรบกวนสามารถลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ได้ตามต้องการ แต่ฉันคิดว่าความพยายามที่จำเป็นเพื่อให้ได้ระดับข้อผิดพลาดที่ต่ำเพียงพอสำหรับการใช้งานวงจรควอนตัมสากลใดๆ จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณด้วยจำนวน qubits ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่คอมพิวเตอร์ควอนตัม

สล็อตออนไลน์

คุณจะมั่นใจได้อย่างไร?
ฉันค่อนข้างมั่นใจในขณะที่ประหม่าเล็กน้อยที่จะพิสูจน์ว่าผิด ผลลัพธ์ของเราระบุว่าสัญญาณรบกวนจะทำให้การคำนวณเสียหาย และผลลัพธ์ที่มีเสียงรบกวนจะจำลองได้ง่ายมากบนคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก การคาดคะเนนี้สามารถทดสอบได้แล้ว คุณไม่จำเป็นต้อง 50 qubits สำหรับสิ่งนั้น ฉันเชื่อว่า 10 ถึง 20 qubits จะเพียงพอ สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมประเภทที่ Google และ IBM สร้างขึ้น เมื่อคุณเรียกใช้กระบวนการคำนวณบางอย่าง ขณะที่พวกเขากำลังวางแผนที่จะทำ พวกเขาคาดหวังผลลัพธ์ที่แข็งแกร่งซึ่งยากต่อการจำลองบนคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกมากขึ้น ฉันคาดหวังผลลัพธ์ที่แตกต่างกันมาก ฉันก็เลยไม่ต้องมั่นใจ ฉันทำได้แค่รอดู
สำหรับตอนนี้ นักวิจัยอย่าง Almheiri, Harlow และ Hayden ยังคงใช้พื้นที่โฆษณาร่วมกัน ซึ่งมีคุณสมบัติสำคัญหลายอย่างร่วมกันกับโลกของ de Sitter แต่ง่ายต่อการศึกษา เรขาคณิตของกาลอวกาศทั้งสองเป็นไปตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ พวกมันโค้งไปในทิศทางที่ต่างกัน บางทีที่สำคัญที่สุด จักรวาลทั้งสองประเภทมีหลุมดำ “คุณสมบัติพื้นฐานที่สุดของแรงโน้มถ่วงคือมีหลุมดำอยู่” ฮาร์โลว์ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กล่าว “นั่นคือสิ่งที่ทำให้แรงโน้มถ่วงแตกต่างจากแรงอื่นๆ นั่นเป็นเหตุผลที่แรงโน้มถ่วงควอนตัมนั้นยาก”
ภาษาของการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมได้ให้วิธีการใหม่ในการอธิบายหลุมดำ การมีอยู่ของหลุมดำถูกกำหนดโดย”การพังทลายของการแก้ไข” เฮย์เดนกล่าวว่า “เมื่อมีข้อผิดพลาดมากมายจนคุณไม่สามารถติดตามสิ่งที่เกิดขึ้นในกลุ่ม [เวลา-อวกาศ] ได้อีกต่อไป คุณจะได้รับ หลุมดำ. มันเหมือนอ่างสำหรับความเขลาของคุณ”
ความไม่รู้มีอยู่มากมายเสมอเมื่อพูดถึงการตกแต่งภายในของหลุมดำ ความศักดิ์สิทธิ์ของ Stephen Hawking ในปี 1974 ที่หลุมดำแผ่ความร้อนและระเหยออกไปในที่สุด ทำให้เกิด”ความขัดแย้งของข้อมูลหลุมดำ” ที่น่าอับอายซึ่งถามว่าเกิดอะไรขึ้นกับข้อมูลทั้งหมดที่หลุมดำกลืนเข้าไป นักฟิสิกส์ต้องการทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของควอนตัมเพื่อทำความเข้าใจว่าสิ่งต่าง ๆ ที่ตกอยู่ในหลุมดำออกไปได้อย่างไร ปัญหานี้อาจเกี่ยวข้องกับจักรวาลวิทยาและการกำเนิดของเอกภพ เนื่องจากการขยายตัวของภาวะเอกฐานของบิกแบงนั้นคล้ายกับการยุบตัวของแรงโน้มถ่วงเป็นหลุมดำในทางกลับกัน
พื้นที่โฆษณาช่วยลดความซับซ้อนของคำถามข้อมูล เนื่องจากขอบเขตของจักรวาลของ AdS นั้นมีความเท่าเทียมกับทุกสิ่งในนั้น — หลุมดำและทั้งหมด — ข้อมูลที่ตกลงไปในหลุมดำจึงรับประกันได้ว่าจะไม่สูญหาย มันถูกเข้ารหัสแบบโฮโลแกรมบนขอบเขตของจักรวาลเสมอ การคำนวณแนะนำว่าในการสร้างข้อมูลเกี่ยวกับภายในของหลุมดำขึ้นใหม่จากคิวบิตบนขอบเขต คุณต้องเข้าถึงคิวบิตที่พันกันตลอดประมาณสามในสี่ของขอบเขต “มากกว่าครึ่งเล็กน้อยไม่เพียงพออีกต่อไป” Almheiri กล่าว เขาเสริมว่าความต้องการสามในสี่ดูเหมือนจะบอกอะไรบางอย่างที่สำคัญเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงควอนตัม แต่ทำไมเศษส่วนนั้นถึง “ยังคงเป็นคำถามเปิดอยู่”
ในการอ้างสิทธิ์ชื่อเสียงครั้งแรกของ Almheiri ในปี 2012 นักฟิสิกส์ชาวเอมิเรตส์ร่างสูงผอมเพรียวและผู้ทำงานร่วมกันสามคนได้ทำให้ความขัดแย้งของข้อมูลลึกซึ้งยิ่งขึ้น เหตุผลของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าข้อมูลอาจถูกป้องกันไม่ให้ตกลงไปในหลุมดำตั้งแต่แรกโดย “ไฟร์วอลล์” ที่ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ
เช่นเดียวกับนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ Almheiri ไม่เชื่อว่ามีไฟร์วอลล์ของหลุมดำอยู่จริง แต่การหาทางแก้ไขนั้นพิสูจน์ได้ยาก ตอนนี้ เขาคิดว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมเป็นสิ่งที่หยุดไฟร์วอลล์ไม่ให้ก่อตัว โดยปกป้องข้อมูลแม้ว่าจะข้ามขอบฟ้าของหลุมดำ ในงานเดี่ยวล่าสุดของเขาซึ่งปรากฏในเดือนตุลาคม เขารายงานว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมเป็น “สิ่งสำคัญสำหรับการรักษาความราบรื่นของกาลอวกาศที่ขอบฟ้า” ของหลุมดำสองปากที่เรียกว่ารูหนอน เขาคาดการณ์ว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัม เช่นเดียวกับการป้องกันไฟร์วอลล์ ก็เป็นวิธีที่ qubits หลบหนีจากหลุมดำหลังจากที่ตกลงมา ผ่านเส้นที่พัวพันระหว่างภายในและภายนอกที่ตัวเองเหมือนรูหนอนขนาดเล็ก สิ่งนี้จะช่วยแก้ไขความขัดแย้งของฮอว์คิง

jumboslot

ในปีนี้ กระทรวงกลาโหมกำลังให้ทุนสนับสนุนการวิจัยเกี่ยวกับโฮโลแกรม space-timeอย่างน้อยส่วนหนึ่งในกรณีที่มีความก้าวหน้า อาจมีการแยกรหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม
ในด้านฟิสิกส์ คงต้องรอดูกันต่อไปว่าจักรวาลของ de Sitter แบบของเรานั้นสามารถอธิบายแบบโฮโลแกรมในแง่ของ qubits และ Codes ได้หรือไม่ “การเชื่อมต่อทั้งหมดเป็นที่รู้จักสำหรับโลกที่เห็นได้ชัดว่าไม่ใช่โลกของเรา” Aaronson กล่าว ในบทความฉบับหนึ่งเมื่อฤดูร้อนที่แล้ว Dong ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา และผู้เขียนร่วมของเขาคือEva Silversteinและ Gonzalo Torroba ได้ก้าวไปในทิศทางของ Sitter โดยพยายามอธิบายแบบโฮโลแกรมแบบดั้งเดิม นักวิจัยยังคงศึกษาข้อเสนอนั้นอยู่ แต่ Preskill คิดว่าภาษาของการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมจะส่งต่อไปยังกาล-อวกาศจริงในที่สุด
“มันเป็นเรื่องพัวพันที่ยึดพื้นที่ไว้ด้วยกันจริงๆ” เขากล่าว “ถ้าคุณต้องการสานกาลอวกาศ-เวลาเข้าด้วยกันเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย คุณต้องเข้าไปพัวพันกับสิ่งเหล่านั้นอย่างถูกวิธี และวิธีที่ถูกต้องคือการสร้างรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม”
Cabello พบว่า หากผลการวัดถูกจำกัดให้เชื่อฟังพฤติกรรมที่เห็นในระบบควอนตัม ตัวอย่างเช่น การวัดบางอย่างสามารถมีความสัมพันธ์กันในลักษณะที่ทำให้พวกเขาต้องพึ่งพาอาศัยกัน (พัวพัน) พวกเขายังต้องกำหนดโดยกฎเกิด แม้จะไม่มีอยู่ก็ตาม ของกฎหมายที่ลึกซึ้งใด ๆ ที่กำหนดพวกเขา
“กฎการเกิดกลายเป็นข้อจำกัดเชิงตรรกะที่ควรได้รับการตอบสนองด้วยทฤษฎีที่สมเหตุสมผลใดๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อกำหนดความน่าจะเป็นเมื่อไม่มีกฎในความเป็นจริงทางกายภาพที่ควบคุมผลลัพธ์” Cabello กล่าว กฎที่เกิดนั้นถูกกำหนดโดยตรรกะเท่านั้น ไม่ใช่กฎทางกายภาพที่อยู่เบื้องหลัง “ต้องได้รับความพึงพอใจเช่นเดียวกับกฎที่ว่าความน่าจะเป็นต้องอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1” Cabello กล่าว เขากล่าวว่ากฎของบอร์นเองจึงเป็นตัวอย่างของ “กฎที่ไม่มีกฎหมาย” ของวีลเลอร์
แต่มันเป็นอย่างนั้นจริงหรือ? Araújo คิดว่าแนวทางของ Cabello ไม่ได้อธิบายกฎการเกิดอย่างเพียงพอ ค่อนข้างจะเสนอเหตุผลที่อนุญาตให้มีสหสัมพันธ์ควอนตัม (เช่นที่เห็นในการพัวพัน) และไม่ได้ขจัดกฎหมายที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่ควบคุมพวกเขา แต่เฉพาะกฎหมายที่ต้องห้ามโดยหลักการความสม่ำเสมอเท่านั้น “เมื่อคุณได้พิจารณาแล้วว่า [ความสัมพันธ์] สิ่งใดเป็นสิ่งต้องห้าม ทุกสิ่งที่เหลืออยู่จะได้รับอนุญาต” Araújo กล่าว ดังนั้นมันอาจจะผิดกฎหมายในโลกควอนตัม — หรืออาจมีหลักการอื่นๆ ที่สอดคล้องในตัวเองแต่ยังคงถูกผูกมัดด้วยกฎหมายอยู่เบื้องหลังสิ่งที่เราเห็น
จักรวาลที่เป็นไปได้
แม้ว่าการศึกษาทั้งสองจะดึงกฎ Born ออกจากแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกัน แต่ผลลัพธ์ไม่จำเป็นต้องไม่สอดคล้องกัน Cabello กล่าวว่า “เราแค่มีความหลงใหลต่างกัน” Masanes และเพื่อนร่วมงานกำลังมองหาชุดสัจพจน์ที่ง่ายที่สุดสำหรับการสร้างขั้นตอนการปฏิบัติงานของกลศาสตร์ควอนตัม และพวกเขาพบว่าหากการวัดอย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าเป็นไปได้ กฎเกิดก็ไม่จำเป็นต้องเพิ่มแยกกัน ไม่มีข้อกำหนดว่าความเป็นจริงทางกายภาพพื้นฐานประเภทใดที่ก่อให้เกิดสัจพจน์เหล่านี้ แต่ความเป็นจริงที่แฝงอยู่นั้นเป็นจุดเริ่มต้นของ Cabello “ในความเห็นของผม ภารกิจที่สำคัญจริงๆ ก็คือการค้นหาว่าส่วนผสมใดเป็นส่วนประกอบทางกายภาพที่พบได้ทั่วไปในจักรวาลใดๆ ที่ทฤษฎีควอนตัมมีอยู่” เขากล่าว และถ้าเขาพูดถูก ส่วนผสมเหล่านั้นก็ไม่มีกฎหมายที่ลึกซึ้ง

slot

เห็นได้ชัดว่ายังคงมีให้เห็น: เอกสารเหล่านี้จะไม่ยุติเรื่องนี้ แต่สิ่งที่การศึกษาทั้งสองมีเหมือนกันคือ พวกเขาตั้งเป้าที่จะแสดงให้เห็นว่าอย่างน้อยที่สุดบางส่วนของรูปแบบทางควอนตัมที่ทบทวนใหม่ ทางคณิตศาสตร์และค่อนข้างชัดเจน สามารถแทนที่ด้วยสมมุติฐานง่ายๆ ว่าโลกเป็นอย่างไร แทนที่จะพูดว่า “ความน่าจะเป็นของผลการวัดเท่ากับโมดูลัสกำลังสองของฟังก์ชันคลื่น” หรือ “สิ่งที่สังเกตได้สอดคล้องกับค่าเฉพาะของโอเปอเรเตอร์เฮอร์มิเที่ยน” ก็เพียงพอแล้วที่จะพูดว่า “การวัดนั้นไม่ซ้ำกัน” หรือ “ไม่มีกฎพื้นฐานที่ใช้บังคับ ผลลัพธ์” มันอาจไม่ได้ทำให้กลศาสตร์ควอนตัมดูแปลกไปกว่านี้สำหรับเรา แต่อาจทำให้เรามีโอกาสเข้าใจมากขึ้น

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on อาร์กิวเมนต์ต่อต้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ช่องว่างและเวลาอาจเป็นรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมได้อย่างไร

ช่องว่างและเวลาอาจเป็นรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมได้อย่างไร

jumbo jili

ในปี 1994 นักคณิตศาสตร์ที่ AT&T Research ชื่อPeter Shorได้สร้างชื่อเสียงในทันทีให้กับ “คอมพิวเตอร์ควอนตัม” เมื่อเขา ค้นพบ ว่าอุปกรณ์สมมุติเหล่านี้สามารถแยกตัวประกอบจำนวนมากได้อย่างรวดเร็ว และทำให้การเข้ารหัสสมัยใหม่เสียหายไปมาก แต่ปัญหาพื้นฐานขัดขวางการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม นั่นคือ ความอ่อนแอโดยกำเนิดของส่วนประกอบทางกายภาพ

สล็อต

ต่างจากข้อมูลไบนารีบิตในคอมพิวเตอร์ทั่วไป “qubits” ประกอบด้วยอนุภาคควอนตัมที่มีความน่าจะเป็นบางอย่างในแต่ละสถานะสองสถานะ ถูกกำหนด |0⟩ และ |1⟩ ในเวลาเดียวกัน เมื่อ qubits โต้ตอบกัน สถานะที่เป็นไปได้ของพวกมันจะกลายเป็นการพึ่งพาซึ่งกันและกัน โอกาสที่ |0⟩ และ |1⟩ ของแต่ละคนขึ้นอยู่กับอีกฝ่าย ความเป็นไปได้ที่อาจเกิดขึ้นเพิ่มขึ้นเมื่อ qubits กลายเป็น “พัวพัน” กับการดำเนินการแต่ละครั้งมากขึ้น การรักษาและจัดการกับความเป็นไปได้ที่เพิ่มขึ้นพร้อม ๆ กันที่เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณนี้เป็นสิ่งที่ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีพลังในทางทฤษฎี
แต่ qubits มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดได้ง่าย สนามแม่เหล็กที่อ่อนที่สุดหรือคลื่นไมโครเวฟเร่ร่อนทำให้พวกเขาได้รับ “บิตพลิก” ที่เปลี่ยนโอกาสที่จะเป็น |0 ⟩และ |1⟩ เทียบกับควิบิตอื่น ๆ หรือ “เฟสพลิก” ที่สลับความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างทั้งสอง รัฐ เพื่อให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานได้ นักวิทยาศาสตร์ต้องค้นหาแผนการปกป้องข้อมูลแม้ว่า qubits แต่ละตัวจะเสียหายก็ตาม ยิ่งไปกว่านั้น แผนงานเหล่านี้ต้องตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดโดยไม่ต้องวัด qubit โดยตรง เนื่องจากการวัดจะยุบความเป็นไปได้ที่มีอยู่ร่วมกันของ qubits ให้กลายเป็นความจริงที่แน่นอน: 0 หรือ 1 แบบเก่าธรรมดาที่ไม่สามารถรักษาการคำนวณควอนตัมได้
ในปี 1995 Shor ได้ใช้อัลกอริธึมแฟคตอริ่งของเขาด้วยความตะลึง: พิสูจน์ว่า “รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม” มีอยู่จริง นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์Dorit AharonovและMichael Ben-Or (และนักวิจัยคนอื่นๆ ที่ทำงานอย่างอิสระ) ได้พิสูจน์หนึ่งปีต่อมาว่ารหัสเหล่านี้ในทางทฤษฎีสามารถผลักดันอัตราข้อผิดพลาดให้ใกล้ศูนย์ได้ “นี่เป็นการค้นพบครั้งสำคัญในยุค 90 ที่โน้มน้าวใจผู้คนว่าการคำนวณควอนตัมที่ปรับขนาดได้ควรจะเป็นไปได้เลย” สกอตต์ อารอนสันนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมชั้นนำของมหาวิทยาลัยเท็กซัส กล่าว “นั่นเป็นเพียงปัญหาที่น่าปวดหัวของวิศวกรรมเท่านั้น ”
ตอนนี้แม้ในขณะที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดเล็กที่มีรายอื่นในห้องปฏิบัติการทั่วโลกคนที่มีประโยชน์ที่จะดีกว่าคอมพิวเตอร์สามัญยังคงปีหรือทศวรรษที่ผ่านมาออกไป จำเป็นต้องมีรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อรับมือกับอัตราข้อผิดพลาดที่น่ากลัวของ qubits จริง ความพยายามที่จะออกแบบโค้ดที่ดีขึ้นคือ “หนึ่งในแรงผลักดันที่สำคัญของภาคสนาม” Aaronson กล่าวพร้อมกับการปรับปรุงฮาร์ดแวร์
แต่ในการไล่ตามรหัสเหล่านี้อย่างไม่ลดละในช่วงสี่ศตวรรษที่ผ่านมา มีเรื่องตลกเกิดขึ้นในปี 2014 เมื่อนักฟิสิกส์พบหลักฐานของความเชื่อมโยงอย่างลึกซึ้งระหว่างการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัมกับธรรมชาติของพื้นที่ เวลา และแรงโน้มถ่วง ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ แรงโน้มถ่วงถูกกำหนดให้เป็นโครงสร้างของอวกาศและเวลา หรือ “กาลอวกาศ” ที่โค้งงอรอบวัตถุขนาดใหญ่ (ลูกบอลที่โยนขึ้นไปในอากาศเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านกาลอวกาศซึ่งโค้งกลับมายังโลก) แต่ทรงพลังตามที่ทฤษฎีของไอน์สไตน์เป็น นักฟิสิกส์เชื่อว่าแรงโน้มถ่วงต้องมีแหล่งกำเนิดควอนตัมที่ลึกกว่าซึ่งมีลักษณะเป็นอวกาศ ผ้าเวลาอย่างใดก็โผล่ออกมา
ในปีนั้น – 2014 – นักวิจัยแรงโน้มถ่วงควอนตัมรุ่นเยาว์สามคนได้ตระหนักอย่างน่าอัศจรรย์ พวกเขากำลังทำงานในสนามเด็กเล่นตามทฤษฎีของนักฟิสิกส์: จักรวาลของเล่นที่เรียกว่า “anti-de Sitter space”ซึ่งทำงานเหมือนโฮโลแกรม โครงสร้างที่โค้งงอของกาล-อวกาศภายในจักรวาลเป็นการฉายภาพที่โผล่ออกมาจากอนุภาคควอนตัมที่พัวพันซึ่งอาศัยอยู่บนขอบด้านนอกของมัน Ahmed Almheiri , Xi DongและDaniel Harlowทำการคำนวณโดยบอกว่า “การเกิดขึ้น” ของกาลอวกาศแบบโฮโลแกรมนี้ทำงานเหมือนกับรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม พวกเขาคาดเดาในวารสารฟิสิกส์พลังงานสูงกาลอวกาศนั้นเป็นโค้ด — อย่างน้อยก็ในจักรวาล anti-de Sitter (AdS) บทความนี้ได้จุดชนวนให้เกิดกิจกรรมในชุมชนแรงโน้มถ่วงควอนตัม และมีการค้นพบรหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัมใหม่ที่จับคุณสมบัติของกาลอวกาศได้มากขึ้น
จอห์นเพรสคิลล์นักฟิสิกส์ทฤษฎีที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียกล่าวว่าแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมอธิบายถึงวิธีการพื้นที่เวลาประสบความสำเร็จของ“ความแข็งแกร่งที่แท้จริง” แม้จะถูกถักทอออกมาจากสิ่งที่ควอนตัมที่เปราะบาง “เราไม่ได้เดินบนเปลือกไข่เพื่อให้แน่ใจว่าเราจะไม่ทำให้เรขาคณิตแตกสลาย” Preskill กล่าว “ฉันคิดว่าการเชื่อมต่อกับการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมนี้เป็นคำอธิบายที่ลึกที่สุดที่เรามีว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น”
ภาษาของการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัมก็เริ่มช่วยให้นักวิจัยสามารถสำรวจความลึกลับของหลุมดำ: บริเวณทรงกลมที่โค้งในกาลอวกาศเข้าสู่ศูนย์กลางอย่างสูงชันจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีได้ “ทุกอย่างย้อนกลับไปสู่หลุมดำ” Almheiri ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่สถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูงในพรินซ์ตัน รัฐนิวเจอร์ซีย์กล่าว สถานที่ที่มีความขัดแย้งเหล่านี้เป็นจุดที่แรงโน้มถ่วงไปถึงจุดสูงสุดและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ล้มเหลว “มีข้อบ่งชี้บางอย่างว่าถ้าคุณเข้าใจว่าโค้ด space-time ใดใช้” เขากล่าว “อาจช่วยให้เราเข้าใจภายในหลุมดำได้”
เป็นโบนัส นักวิจัยหวังว่าเวลาอวกาศแบบโฮโลแกรมอาจชี้ให้เห็นถึงวิธีการคำนวณควอนตัมที่ปรับขนาดได้ ซึ่งเป็นไปตามวิสัยทัศน์อันยาวนานของ Shor และบริษัทอื่นๆ Almheiri กล่าวว่า “กาลอวกาศฉลาดกว่าเรามาก “ประเภทของรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมที่ใช้ในโครงสร้างเหล่านี้เป็นรหัสที่มีประสิทธิภาพมาก”
ดังนั้นรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมทำงานอย่างไร เคล็ดลับในการปกป้องข้อมูลใน qubit ที่กระวนกระวายใจคือการไม่เก็บไว้ใน qubits แต่ละตัว แต่ในรูปแบบของการพัวพันในหมู่คนจำนวนมาก

สล็อตออนไลน์

เป็นตัวอย่างง่ายๆ ให้พิจารณาโค้ดสามบิต: ใช้ qubit “จริง” สามตัวเพื่อป้องกัน qubit “ตรรกะ” เดียวของข้อมูลกับ bit-flips (โค้ดไม่มีประโยชน์จริง ๆ สำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัมเพราะไม่สามารถป้องกันการพลิกกลับเฟสได้ แต่ก็ยังมีคำแนะนำ) สถานะ |0⟩ ของ qubit เชิงตรรกะสอดคล้องกับ qubit ทางกายภาพทั้งสามที่อยู่ใน |0⟩ และรัฐ | 1⟩ สอดคล้องกับทั้งสามเป็น | 1⟩ ระบบอยู่ใน “การซ้อนทับ” ของรัฐเหล่านี้ กำหนด |000⟩ + |111⟩ แต่พูดหนึ่งใน qubits bit-flips เราจะตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดโดยไม่ต้องวัด qubits โดยตรงได้อย่างไร
qubits สามารถป้อนผ่านสองประตูในวงจรควอนตัม ประตูหนึ่งตรวจสอบ “ความเท่าเทียมกัน” ของ qubit ทางกายภาพที่หนึ่งและที่สอง – ไม่ว่าจะเหมือนกันหรือต่างกัน – และเกตอื่นจะตรวจสอบความเท่าเทียมกันของตัวแรกและตัวที่สาม เมื่อไม่มีข้อผิดพลาด (หมายความว่า qubits อยู่ในสถานะ |000⟩ + |111⟩) ประตูวัดความเท่าเทียมกันจะกำหนดว่าทั้ง qubit ที่หนึ่งและที่สองและที่หนึ่งและสามจะเหมือนกันเสมอ อย่างไรก็ตาม หาก qubit แรกเกิด bit-flip โดยไม่ได้ตั้งใจ ทำให้เกิดสถานะ |100⟩ + |011⟩ เกตจะตรวจพบความแตกต่างในทั้งสองคู่ สำหรับการพลิกกลับบิตของ qubit ที่สอง โดยให้ผล |010⟩ + |101⟩ ประตูวัดความเท่าเทียมกันจะตรวจพบว่า qubit ที่หนึ่งและที่สองแตกต่างกัน และที่หนึ่งและที่สามเหมือนกัน และหาก qubit ที่สามพลิก เกท บ่งชี้: เหมือนกัน, แตกต่าง. ผลลัพธ์ที่ไม่เหมือนใครเหล่านี้เผยให้เห็นว่าจำเป็นต้องทำการผ่าตัดแก้ไขแบบใด (ถ้ามี) ซึ่งเป็นการผ่าตัดที่พลิกกลับ qubit ทางกายภาพตัวแรก ตัวที่สอง หรือตัวที่สามโดยไม่ยุบ qubit เชิงตรรกะ “การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม สำหรับฉัน มันเหมือนกับเวทมนตร์” Almheiri กล่าว
โดยทั่วไปแล้ว รหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ดีที่สุดสามารถกู้คืนข้อมูลที่เข้ารหัสทั้งหมดจาก qubits จริงของคุณมากกว่าครึ่งเล็กน้อย แม้ว่าส่วนที่เหลือจะเสียหายก็ตาม ความจริงข้อนี้คือสิ่งที่บอกใบ้แก่ Almheiri, Dong และ Harlow ในปี 2014 ว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมอาจเกี่ยวข้องกับวิธีที่กาลอวกาศของ anti-de Sitter เกิดขึ้นจากการพัวพันควอนตัม

jumboslot

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าพื้นที่โฆษณาแตกต่างจากเรขาคณิตของกาล-อวกาศของจักรวาล “de Sitter” ของเรา จักรวาลของเราได้รับพลังงานสุญญากาศเชิงบวกที่ทำให้จักรวาลขยายตัวโดยไม่มีการผูกมัด ในขณะที่พื้นที่ต่อต้านผู้เลี้ยงสัตว์มีพลังงานสุญญากาศเชิงลบ ซึ่งทำให้ได้เรขาคณิตไฮเปอร์โบลิกของหนึ่งในการออกแบบCircle Limitของ MC Escher สิ่งมีชีวิตเทสเซลลาของ Escher มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ โดยเคลื่อนออกจากศูนย์กลางของวงกลม ในที่สุดก็หายวับไปในขอบเขต ในทำนองเดียวกัน มิติเชิงพื้นที่ที่แผ่ออกจากศูนย์กลางของพื้นที่โฆษณาจะค่อยๆ ลดขนาดลงและหายไปในที่สุด ทำให้เกิดขอบเขตภายนอกของจักรวาล พื้นที่โฆษณาได้รับความนิยมในหมู่นักทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมในปี 1997 หลังจากที่นักฟิสิกส์ชื่อดังJuan Maldacena ค้นพบ ว่าผ้าในกาลอวกาศที่โก่งตัวอยู่ด้านในนั้น “เป็นสองเท่าของโฮโลแกรม” กับทฤษฎีควอนตัมของอนุภาคที่อาศัยอยู่บนขอบเขตมิติที่ต่ำกว่าและปราศจากแรงโน้มถ่วง
ในการสำรวจว่าความเป็นคู่ทำงานอย่างไร ตามที่นักฟิสิกส์หลายร้อยคนทำในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา Almheiri และเพื่อนร่วมงานสังเกตว่าจุดใดก็ตามภายในพื้นที่โฆษณาสามารถสร้างขึ้นจากขอบเขตมากกว่าครึ่งหนึ่งเล็กน้อย เช่นเดียวกับข้อผิดพลาดควอนตัมที่เหมาะสม – กำลังแก้ไขรหัส
ในบทความของพวกเขาคาดการณ์ว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดช่องว่างเวลาและควอนตัมโฮโลแกรมเป็นหนึ่งเดียวกัน พวกเขาอธิบายว่าแม้แต่โค้ดธรรมดาก็สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นโฮโลแกรม 2 มิติ ประกอบด้วยสาม “qutrits” – อนุภาคที่มีอยู่ในสามสถานะใด ๆ – นั่งอยู่ที่จุดเท่ากันรอบวงกลม qutrit ทั้งสามคนที่พันกันเข้ารหัสหนึ่ง qutrit เชิงตรรกะ ซึ่งสอดคล้องกับจุดกาลอวกาศจุดเดียวในศูนย์กลางของวงกลม รหัสนี้ป้องกันจุดจากการลบหนึ่งในสาม qutrits
แน่นอน จุดหนึ่งไม่ใช่เอกภพมากนัก ในปี 2015 Harlow, Preskill, Fernando Pastawski และ Beni Yoshida พบรหัสโฮโลแกรมอีกรหัสหนึ่งซึ่งมีชื่อเล่นว่ารหัส HaPPY ซึ่งรวบรวมคุณสมบัติเพิ่มเติมของพื้นที่โฆษณา รหัสแบ่งพื้นที่ในหน่วยการสร้างห้าด้าน – “Tinkertoys ตัวน้อย” Patrick Haydenจาก Stanford University ผู้นำด้านการวิจัยกล่าว Tinkertoy แต่ละอันแสดงถึงจุดกาล-อวกาศจุดเดียว “กระเบื้องเหล่านี้จะเล่นบทบาทของปลาในการปูกระเบื้อง Escher” เฮย์เดนกล่าว
หากคุณเข้าใจว่าโค้ด space-time ใดใช้ ก็อาจช่วยให้เราเข้าใจภายในหลุมดำได้
Ahmed Almheiri

slot

ในโค้ด HaPPY และรูปแบบการแก้ไขข้อผิดพลาดแบบโฮโลแกรมอื่นๆ ที่ถูกค้นพบ ทุกอย่างภายในขอบเขตของกาลอวกาศ-เวลาภายในที่เรียกว่า “ลิ่มพัวพัน” สามารถสร้างใหม่ได้จาก qubits ในพื้นที่ที่อยู่ติดกันของขอบเขต บริเวณที่ทับซ้อนกันบนขอบเขตจะมีเวดจ์พัวพันที่ทับซ้อนกัน เฮย์เดนกล่าว เช่นเดียวกับ qubit เชิงตรรกะในคอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นสามารถทำซ้ำได้จากชุดย่อยของ qubit ทางกายภาพที่แตกต่างกันจำนวนมาก “นั่นคือที่มาของการแก้ไขข้อผิดพลาด”
“การแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัมทำให้เรามีวิธีคิดทั่วไปเกี่ยวกับเรขาคณิตในภาษาโค้ดนี้” Preskill นักฟิสิกส์ของ Caltech กล่าว เขากล่าวในภาษาเดียวกันว่า “ในความคิดของฉัน ควรจะใช้ได้กับสถานการณ์ทั่วไปมากกว่านี้” โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กับจักรวาลผู้เลี้ยงแบบเรา แต่พื้นที่ de Sitter ซึ่งไม่มีขอบเขตเชิงพื้นที่ ได้พิสูจน์แล้วว่ายากที่จะเข้าใจในฐานะโฮโลแกรม

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on ช่องว่างและเวลาอาจเป็นรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมได้อย่างไร

วิธีเปลี่ยนคอมพิวเตอร์ควอนตัมให้กลายเป็นเครื่องกำเนิดการสุ่มขั้นสูงสุด

วิธีเปลี่ยนคอมพิวเตอร์ควอนตัมให้กลายเป็นเครื่องกำเนิดการสุ่มขั้นสูงสุด

jumbo jili

พูดคำว่า “อำนาจสูงสุดของควอนตัม” ที่การรวมตัวของนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และดวงตาจะม้วนขึ้น วลีนี้อ้างอิงถึงแนวคิดที่ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะก้าวข้ามขีดจำกัดในไม่ช้า ซึ่งพวกเขาจะทำงานที่ค่อนข้างง่าย ซึ่งยากมากสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิก จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ งานเหล่านี้คิดว่ามีการใช้งานจริงเพียงเล็กน้อย ดังนั้นการกลอกตา

สล็อต

แต่ตอนนี้มีข่าวลือว่าโปรเซสเซอร์ควอนตัมของ Google ใกล้จะบรรลุเป้าหมายนี้ อำนาจสูงสุดของควอนตัมที่ใกล้เข้ามาอาจกลายเป็นแอปพลิเคชั่นที่สำคัญหลังจากทั้งหมด: สร้างการสุ่มที่บริสุทธิ์
การสุ่มเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเกือบทุกอย่างที่เราทำกับโครงสร้างพื้นฐานด้านการคำนวณและการสื่อสารของเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันถูกใช้เพื่อเข้ารหัสข้อมูล ปกป้องทุกอย่างตั้งแต่การสนทนาทางโลกไปจนถึงธุรกรรมทางการเงินไปจนถึงความลับของรัฐ
การสุ่มที่แท้จริงและตรวจสอบได้ — คิดว่ามันเป็นคุณสมบัติที่มีลำดับของตัวเลขที่ทำให้ไม่สามารถคาดเดาหมายเลขถัดไปในลำดับได้ — เป็นเรื่องยากมากที่จะเกิดขึ้น
ที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมแสดงความเหนือกว่า งานแรกเหล่านั้น ซึ่งเดิมตั้งใจไว้เพียงเพื่ออวดความสามารถของเทคโนโลยี ก็สามารถสร้างการสุ่มที่แท้จริงและได้รับการรับรองได้ “เรารู้สึกตื่นเต้นมากเกี่ยวกับเรื่องนี้” จอห์น มาร์ตินนิส นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา ซึ่งเป็นหัวหน้างานด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Google กล่าว “เราหวังว่านี่จะเป็นแอปพลิเคชั่นแรกของคอมพิวเตอร์ควอนตัม”
ความสุ่มและเอนโทรปี
ทฤษฎีสุ่มและควอนตัมไปด้วยกันเหมือนฟ้าร้องและฟ้าผ่า ในทั้งสองกรณี เหตุการณ์แรกเป็นผลที่ตามมาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้จากกรณีหลัง ในโลกควอนตัม ระบบมักถูกกล่าวขานว่าอยู่ในสถานะผสมกัน — ที่เรียกว่า “การซ้อน” เมื่อคุณวัดระบบ มันจะ “ยุบ” เป็นสถานะใดสถานะหนึ่งเท่านั้น และในขณะที่ทฤษฎีควอนตัมให้คุณคำนวณความน่าจะเป็นสำหรับสิ่งที่คุณจะพบเมื่อคุณทำการวัด ผลลัพธ์นั้นมักจะสุ่มโดยพื้นฐานเสมอ
นักฟิสิกส์ได้ใช้ประโยชน์จากการเชื่อมต่อนี้เพื่อสร้างเครื่องกำเนิดตัวเลขสุ่ม ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับการวัดการทับซ้อนของควอนตัมบางชนิด และในขณะที่ระบบเหล่านี้มีมากเกินพอสำหรับความต้องการสุ่มของคนส่วนใหญ่ แต่ก็อาจใช้งานได้ยาก นอกจากนี้ มันยากมากที่จะพิสูจน์ให้คนอื่นสงสัยว่าเครื่องกำเนิดตัวเลขสุ่มเหล่านี้เป็นแบบสุ่มจริงๆ และสุดท้าย วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดบางอย่างในการสร้างการสุ่มที่ตรวจสอบได้นั้นจำเป็นต้องมีการตั้งค่าที่พิถีพิถันด้วยอุปกรณ์หลายเครื่องที่แยกจากกันด้วยระยะทางที่ไกลมาก
ข้อเสนอล่าสุดสำหรับวิธีดึงการสุ่มออกจากอุปกรณ์เครื่องเดียว — คอมพิวเตอร์ควอนตัม — ใช้ประโยชน์จากงานสุ่มตัวอย่าง ซึ่งอาจเป็นหนึ่งในการทดสอบครั้งแรกของอำนาจสูงสุดของควอนตัม เพื่อให้เข้าใจภารกิจ ให้จินตนาการว่าคุณได้รับกล่องที่เต็มไปด้วยกระเบื้อง แต่ละไทล์มีการสลักเลข 1 และ 0 ไว้สองสามอัน — 000, 010, 101 และอื่นๆ
หากมีเพียงสามบิต มีแปดตัวเลือกที่เป็นไปได้ แต่อาจมีสำเนาของไทล์ที่ติดป้ายกำกับแต่ละรายการได้หลายชุดในกล่อง อาจมี 50 แผ่นที่ติดป้าย 010 และ 25 ป้าย 001 การกระจายตัวของแผ่นงานนี้จะกำหนดโอกาสที่คุณจะสุ่มดึงไพ่ออกมา ในกรณีนี้ คุณมีโอกาสเป็นสองเท่าที่จะดึงไทล์ที่ติดฉลาก 010 ออกมา เท่ากับที่คุณจะดึงไทล์ที่ติดฉลาก 001 ออกมา
งานสุ่มตัวอย่างเกี่ยวข้องกับอัลกอริธึมของคอมพิวเตอร์ที่เทียบเท่ากับการเข้าถึงกล่องที่มีการกระจายตัวของไทล์และสุ่มแยกหนึ่งในนั้น ยิ่งระบุความน่าจะเป็นสำหรับไทล์ใดๆ ในการแจกแจง ยิ่งมีโอกาสมากขึ้นที่อัลกอริธึมจะส่งออกไทล์นั้น
แน่นอนว่าอัลกอริธึมจะเข้าไปไม่ถึงถุงจริงและดึงกระเบื้องออกมา แต่จะสุ่มส่งออกเลขฐานสองที่มีความยาว 50 บิต หลังจากได้รับการกระจายที่ระบุความน่าจะเป็นที่ต้องการสำหรับสตริงเอาต์พุต 50 บิตแต่ละรายการที่เป็นไปได้
เราหวังว่านี่จะเป็นแอปพลิเคชั่นแรกของคอมพิวเตอร์ควอนตัม
จอห์น มาร์ตินิส
สำหรับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก งานจะยากขึ้นแบบทวีคูณเมื่อจำนวนบิตในสตริงเพิ่มขึ้น แต่สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม งานนี้คาดว่าจะค่อนข้างตรงไปตรงมา ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับห้าบิตหรือ 50
คอมพิวเตอร์ควอนตัมเริ่มต้นด้วยควอนตัมบิต — คิวบิต — ในบางสถานะ สมมติว่าทั้งหมดเริ่มต้นที่ 0 เช่นเดียวกับที่คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกทำงานบนบิตแบบคลาสสิกโดยใช้ลอจิกเกตที่เรียกว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะจัดการคิวบิตโดยใช้ค่าเทียบเท่าควอนตัม หรือที่เรียกว่าประตูควอนตัม
แต่ประตูควอนตัมสามารถทำให้คิวบิตอยู่ในสถานะแปลก ๆ ได้ ตัวอย่างเช่น เกตชนิดหนึ่งสามารถใส่ qubit ที่เริ่มต้นด้วยค่าเริ่มต้น 0 ลงใน superposition ของ 0 และ 1 หากคุณต้องวัดสถานะของ qubit มันจะยุบสุ่มเป็น 0 หรือ 1 ด้วยความน่าจะเป็นเท่ากัน .
ประตูควอนตัมที่ทำงานกับสอง qubits ขึ้นไปในคราวเดียวอาจทำให้ qubits กลายเป็น “พัวพัน” ซึ่งกันและกัน ในกรณีนี้ สถานะของ qubits จะพันกัน ดังนั้นในตอนนี้ qubits สามารถอธิบายได้โดยใช้สถานะควอนตัมเดียวเท่านั้น
หากคุณรวมกลุ่มประตูควอนตัมเข้าด้วยกัน ให้พวกมันทำงานกับชุดของคิวบิตในลำดับที่กำหนด แสดงว่าคุณได้สร้างวงจรควอนตัมแล้ว ในกรณีของเรา ในการสุ่มเอาท์พุตสตริง 50 บิต คุณสามารถสร้างวงจรควอนตัมที่รวม 50 คิวบิต มารวมกันเป็นสถานะซ้อนทับกันซึ่งรวบรวมการแจกแจงที่คุณต้องการสร้างใหม่
เมื่อวัด qubits การซ้อนทับทั้งหมดจะยุบแบบสุ่มเป็นสตริง 50 บิตหนึ่งสตริง ความน่าจะเป็นที่จะยุบเป็นสตริงใดๆ ถูกกำหนดโดยการแจกแจงที่ระบุโดยวงจรควอนตัม การวัด qubits นั้นคล้ายกับการเอาผ้าปิดตาเข้าไปในกล่องและสุ่มสุ่มตัวอย่างหนึ่งสตริงจากการแจกแจง
สิ่งนี้ทำให้เราสุ่มตัวเลขได้อย่างไร สิ่งสำคัญที่สุดคือสตริง 50 บิตที่สุ่มตัวอย่างโดยคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมีเอนโทรปีจำนวนมาก การวัดความผิดปกติหรือความคาดเดาไม่ได้ และด้วยเหตุนี้จึงเป็นการสุ่ม “นี่อาจเป็นเรื่องใหญ่จริงๆ” สก็อตต์ อารอนสันนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน ผู้คิดค้นโปรโตคอลใหม่กล่าว “ไม่ใช่เพราะมันเป็นแอปพลิเคชั่นที่สำคัญที่สุดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม — ฉันคิดว่ามันยังห่างไกลจากสิ่งนั้น — เพราะมันดูเหมือนว่าน่าจะเป็นแอปพลิเคชั่นแรกของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่จะเป็นไปได้ทางเทคโนโลยีในการนำไปใช้”

สล็อตออนไลน์

โปรโตคอลของ Aaronson ในการสร้างการสุ่มนั้นค่อนข้างตรงไปตรงมา อันดับแรก คอมพิวเตอร์คลาสสิกรวบรวมการสุ่มสองสามบิตจากแหล่งที่เชื่อถือได้ และใช้ “การสุ่มเมล็ดพันธุ์” นี้เพื่อสร้างคำอธิบายของวงจรควอนตัม บิตสุ่มกำหนดประเภทของประตูควอนตัมและลำดับที่ควรดำเนินการกับคิวบิต คอมพิวเตอร์คลาสสิกส่งคำอธิบายไปยังคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งใช้วงจรควอนตัม วัดคิวบิต และส่งสตริงบิตเอาต์พุต 50 บิตกลับ โดยได้สุ่มตัวอย่างจากการแจกแจงที่กำหนดโดยวงจร
ทำซ้ำขั้นตอนนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีก ตัวอย่างเช่น 10 ครั้งสำหรับวงจรควอนตัมแต่ละวงจร คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกใช้การทดสอบทางสถิติเพื่อให้แน่ใจว่าสตริงเอาต์พุตมีเอนโทรปีจำนวนมาก Aaronson ได้แสดงให้เห็น ส่วนหนึ่งในผลงานที่ตีพิมพ์กับ Lijie Chenและอีกส่วนหนึ่งในผลงานที่ยังไม่ได้ตีพิมพ์ว่าภายใต้สมมติฐานที่เป็นไปได้บางประการว่าปัญหาดังกล่าวมีความยากลำบากในการคำนวณ ไม่มีคอมพิวเตอร์คลาสสิกใดที่สามารถสร้างเอนโทรปีดังกล่าวได้ในเวลาใกล้เคียงกับเวลาที่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม เพื่อสุ่มตัวอย่างจากการแจกแจง หลังจากการตรวจสอบ คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกจะวางสตริงเอาต์พุต 50 บิตทั้งหมดเข้าด้วยกัน และป้อนทั้งหมดไปยังอัลกอริธึมคลาสสิกที่รู้จักกันดี “มันสร้างสายยาวที่เกือบจะสุ่มได้อย่างสมบูรณ์แบบ” Aaronson กล่าว
ประตูกับดักควอนตัม
โปรโตคอลของ Aaronson เหมาะที่สุดสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประมาณ 50 ถึง 100 คิวบิต เมื่อจำนวน qubits ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมผ่านเกณฑ์นี้ มันจะกลายเป็นสิ่งที่ยากต่อการคำนวณสำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกที่จะใช้โปรโตคอลนี้ นี่คือที่รูปแบบอื่นสำหรับการสร้างการสุ่มตรวจสอบได้โดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเข้าสู่ภาพ ใช้เทคนิคทางคณิตศาสตร์ที่มีอยู่ซึ่งมีชื่อต้องห้าม: ฟังก์ชันที่ไม่มีกรงเล็บประตูกล “ฟังดูแย่กว่าที่เป็นอยู่มาก” Umesh Vaziraniนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์จาก University of California, Berkeley ผู้คิดค้นกลยุทธ์ใหม่ร่วมกับZvika Brakerski , Paul Christiano , Urmila MahadevและThomas Vidickกล่าว
ลองนึกภาพกล่องอีกครั้ง แทนที่จะเอื้อมเข้าไปและดึงสตริงออก คราวนี้คุณวางสตริงn -bit เรียกมันว่าxแล้วป๊อปสตริงn -bit อีกอันปรากฏขึ้น กล่องกำลังจับคู่สตริงอินพุตกับสตริงเอาต์พุต แต่กล่องมีคุณสมบัติพิเศษ: สำหรับทุก ๆxจะมีสตริงอินพุตy อื่นที่สร้างสตริงเอาต์พุตเดียวกัน
ในคำอื่น ๆ ที่มีอยู่สองสายการป้อนข้อมูลที่ไม่ซ้ำกัน – xและy ที่ – ที่กล่องส่งกลับสตริงเอาท์พุทเดียวกัน Z แฝดสามของx , yและzนี้เรียกว่ากรงเล็บ กล่องในวิทยาการคอมพิวเตอร์พูดเป็นฟังก์ชัน ฟังก์ชันนี้คำนวณได้ง่าย หมายความว่าเมื่อให้xหรือyแล้ว จะคำนวณzได้ง่าย แต่ถ้าคุณได้รับเพียงxและzการค้นหาyและด้วยเหตุนี้กรงเล็บจึงเป็นไปไม่ได้ แม้แต่กับคอมพิวเตอร์ควอนตัม

jumboslot

วิธีเดียวที่คุณจะเข้าถึงกรงเล็บได้ก็คือถ้าคุณมีข้อมูลภายใน ที่เรียกว่าประตูกล
Vazirani และเพื่อนร่วมงานของเขาต้องการใช้ฟังก์ชันดังกล่าว ไม่เพียงแต่เพื่อให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสร้างการสุ่มเท่านั้น แต่ยังต้องตรวจสอบว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานด้วยกลไกควอนตัม ซึ่งจำเป็นต่อการเชื่อถือการสุ่ม
โปรโตคอลเริ่มต้นด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใส่n qubits ลงใน superposition ของสตริงn -bit ทั้งหมด จากนั้นคอมพิวเตอร์คลาสสิกจะส่งคำอธิบายของวงจรควอนตัมที่ระบุฟังก์ชันที่จะนำไปใช้กับการซ้อนทับ ซึ่งเป็นฟังก์ชันที่ไม่มีกรงเล็บประตูกล คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้วงจร แต่ไม่รู้อะไรเกี่ยวกับประตูกล
ในขั้นตอนนี้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมเข้าสู่สถานะที่ชุดหนึ่งของ qubits อยู่ใน superposition ของสตริงn -bit ทั้งหมดในขณะที่ชุดอื่นเก็บผลลัพธ์ของการใช้ฟังก์ชันกับ superposition นี้ qubit สองชุดพันกัน
คอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นมีขนาดชุดที่สองของ qubits สุ่มยุบซ้อนเป็นบางส่วนเอาท์พุทZ ชุดแรกของ qubits แต่ทรุดฮวบลงไปทับซ้อนที่เท่ากันของสองnสตริงบิต, xและy ที่เพราะทั้งจะได้ทำหน้าที่เป็น input เพื่อฟังก์ชั่นที่นำไปสู่Z
คอมพิวเตอร์คลาสสิกรับเอาต์พุตzจากนั้นทำสิ่งใดสิ่งหนึ่งจากสองสิ่ง โดยส่วนใหญ่จะขอให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมวัด qubits ที่เหลืออยู่ นี้จะยุบทับซ้อนที่มีโอกาส 50-50 เข้าทั้งxหรือy ที่ นั่นเท่ากับได้ 0 หรือ 1 โดยการสุ่ม
ในบางครั้ง เพื่อตรวจสอบควอนตัมของคอมพิวเตอร์ควอนตัม คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกจะขอการวัดพิเศษ การวัดและผลลัพธ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกด้วยความช่วยเหลือของประตูกลที่สามารถเข้าถึงได้เท่านั้น จึงสามารถมั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ที่ตอบคำถามนั้นเป็นควอนตัมอย่างแท้จริง Vazirani และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าหากอุปกรณ์ให้คำตอบที่ถูกต้องสำหรับการวัดพิเศษโดยไม่ใช้ qubits ที่ยุบ เท่ากับการหากรงเล็บโดยไม่ต้องใช้ประตูกล แน่นอนว่าสิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ ดังนั้นต้องมีอย่างน้อยหนึ่ง qubit ที่ยุบภายในอุปกรณ์ (ให้สุ่มเป็น 0 หรือ 1) “[โปรโตคอล] กำลังสร้าง qubit ป้องกันการงัดแงะภายในคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ไม่น่าเชื่อถือ” Vazirani กล่าว
qubit ที่ป้องกันการงัดแงะนี้ให้ข้อมูลสุ่มหนึ่งบิตอย่างแท้จริงกับการสอบสวนแต่ละครั้ง ลำดับของข้อความค้นหาดังกล่าวสามารถใช้เพื่อสร้างสตริงบิตสุ่มแบบยาวได้
รูปแบบนี้อาจเร็วกว่าโปรโตคอลการสุ่มตัวอย่างควอนตัมของ Aaronson แต่มีข้อเสียที่ชัดเจน “มันจะไม่เป็นประโยชน์กับ 50 หรือ 70 qubits” Aaronson กล่าว
ตอนนี้ Aaronson กำลังรอระบบของ Google “ไม่ว่าสิ่งที่พวกเขากำลังจะเปิดตัวจะดีพอที่จะบรรลุอำนาจสูงสุดของควอนตัมหรือไม่นั้นเป็นคำถามใหญ่” เขากล่าว
หากใช่ การสุ่มควอนตัมที่ตรวจสอบได้จากอุปกรณ์ควอนตัมเดียวก็อยู่ใกล้แค่เอื้อม “เราคิดว่ามันมีประโยชน์และเป็นตลาดที่มีศักยภาพ และนั่นคือสิ่งที่เราต้องการคิดเกี่ยวกับการเสนอขายให้กับผู้คน” Martinis กล่าว

slot

ความเป็นจริงที่ผิดกฎหมายดังกล่าวดูเหมือนเป็นสูตรที่ไม่น่าจะเป็นไปได้สำหรับการสร้างทฤษฎีการทำนายเชิงปริมาณ เช่น กลศาสตร์ควอนตัม แต่ในปี 1983 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันชื่อ John Wheeler ได้เสนอให้ความสม่ำเสมอทางสถิติในโลกทางกายภาพอาจเกิดขึ้นจากสถานการณ์ดังกล่าว ซึ่งบางครั้งอาจเกิดจากพฤติกรรมฝูงชนที่ไม่ได้วางแผนไว้ “ทุกสิ่งถูกสร้างขึ้นโดยอาศัยผลลัพธ์ที่คาดเดาไม่ได้ของปรากฏการณ์ควอนตัมเบื้องต้นนับพันล้านครั้ง” วีลเลอร์เขียน แต่อาจไม่มีกฎพื้นฐานที่ควบคุมปรากฏการณ์เหล่านั้น อันที่จริง เขาโต้แย้ง นั่นเป็นสถานการณ์เดียวที่เราหวังว่าจะพบคำอธิบายทางกายภาพที่มีอยู่ในตัว เพราะไม่เช่นนั้น เราจะเหลือการถดถอยอนันต์ ซึ่งสมการพื้นฐานใดๆ พฤติกรรมการกำกับดูแลต้องได้รับการพิจารณาด้วยหลักการพื้นฐานบางอย่างที่มากกว่านี้ “ตรงกันข้ามกับมุมมองที่ว่าจักรวาลเป็นเครื่องจักรที่ควบคุมด้วยสมการเวทมนตร์บางอย่าง … โลกเป็นระบบการสังเคราะห์ตัวเอง” วีลเลอร์แย้ง

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on วิธีเปลี่ยนคอมพิวเตอร์ควอนตัมให้กลายเป็นเครื่องกำเนิดการสุ่มขั้นสูงสุด

กระโดดควอนตัม สันนิษฐานว่าชั่วพริบตา ใช้เวลานาน

กระโดดควอนตัม สันนิษฐานว่าชั่วพริบตา ใช้เวลานาน

jumbo jili

เมื่อกลศาสตร์ควอนตัมได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมาเพื่อเป็นทฤษฎีในการทำความเข้าใจโลกในขนาดอะตอม แนวคิดหลักประการหนึ่งของมันคือแนวคิดที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง เป็นตัวหนา และตอบโต้กับสัญชาตญาณจนกลายเป็นภาษาที่ได้รับความนิยม นั่นคือ “การกระโดดควอนตัม” นักปรัชญาอาจคัดค้านว่านิสัยทั่วไปของการใช้คำนี้กับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่พลาดจุดที่การข้ามระหว่างสถานะควอนตัมสองสถานะมักมีขนาดเล็ก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงไม่สังเกตเห็นเร็วกว่านี้ แต่ประเด็นที่แท้จริงคือพวกมันกะทันหัน อันที่จริงในทันใดที่ผู้บุกเบิกกลศาสตร์ควอนตัมหลายคนสันนิษฐานว่าพวกเขาเกิดขึ้นทันที

สล็อต

การทดลองใหม่แสดงให้เห็นว่าไม่ใช่ โดยการสร้างภาพยนตร์ความเร็วสูงแบบกระโดดควอนตัม ผลงานเผยให้เห็นว่ากระบวนการค่อยๆ เหมือนกับการละลายของตุ๊กตาหิมะในดวงอาทิตย์ “ถ้าเราสามารถวัดการกระโดดควอนตัมได้เร็วและมีประสิทธิภาพเพียงพอ” มิเชล เดโวเรตแห่งมหาวิทยาลัยเยลกล่าว “แท้จริงแล้วมันเป็นกระบวนการที่ต่อเนื่อง” การศึกษาซึ่งนำโดย Zlatko Minev , นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในห้องปฏิบัติการของ Devoret รับการตีพิมพ์ในวันจันทร์ในธรรมชาติ แล้วเพื่อนร่วมงานก็ตื่นเต้น “นี่เป็นการทดลองที่มหัศจรรย์จริงๆ” นักฟิสิกส์ William Oliver จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้กล่าว “น่าทึ่งจริงๆ”
แต่มีมากกว่านั้น ด้วยระบบตรวจสอบความเร็วสูง นักวิจัยสามารถระบุได้เมื่อการกระโดดควอนตัมกำลังจะปรากฏขึ้น “จับ” ได้ครึ่งทางแล้วย้อนกลับโดยส่งระบบกลับสู่สถานะที่เริ่มต้น ด้วยวิธีนี้ สิ่งที่ดูเหมือนผู้บุกเบิกควอนตัมจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ในโลกทางกายภาพ บัดนี้แสดงให้เห็นว่าคล้อยตามที่จะควบคุมได้ เราสามารถดูแลควอนตัมได้
สุ่มเกินไป
ความฉับพลันของการกระโดดควอนตัมเป็นเสาหลักของทฤษฎีควอนตัมที่ Niels Bohr, Werner Heisenberg และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาได้กำหนดขึ้นในช่วงกลางทศวรรษที่ 1920 ในภาพที่เรียกกันทั่วไปว่าการตีความในโคเปนเฮเกน บอร์เคยโต้แย้งก่อนหน้านี้ว่าสถานะพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมนั้น “ถูกวัดปริมาณ”: มีเพียงพลังงานบางอย่างเท่านั้นที่มีให้พวกมัน ในขณะที่พลังงานทั้งหมดในระหว่างนั้นเป็นสิ่งต้องห้าม เขาเสนอว่าอิเล็กตรอนเปลี่ยนพลังงานโดยการดูดซับหรือปล่อยอนุภาคควอนตัมของแสง – โฟตอน – ซึ่งมีพลังงานตรงกับช่องว่างระหว่างสถานะอิเล็กตรอนที่อนุญาต สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมอะตอมและโมเลกุลจึงดูดซับและปล่อยความยาวคลื่นที่มีลักษณะเฉพาะของแสง — เหตุใดเกลือทองแดงจำนวนมากจึงเป็นสีน้ำเงิน กล่าว และตะเกียงโซเดียมเป็นสีเหลือง
[การกระโดดควอนตัม] ไม่ใช่เรื่องภายในของฟิสิกส์มากนัก เนื่องจากเป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับปรัชญาและความรู้ของมนุษย์โดยทั่วไป
แม็กซ์ บอร์น
Bohr และ Heisenberg เริ่มพัฒนาทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของปรากฏการณ์ควอนตัมเหล่านี้ในช่วงปี ค.ศ. 1920 กลศาสตร์ควอนตัมของไฮเซนเบิร์กระบุสถานะควอนตัมที่อนุญาตทั้งหมด และสันนิษฐานโดยปริยายว่าการข้ามระหว่างกันนั้นเกิดขึ้นทันที — ไม่ต่อเนื่องอย่างที่นักคณิตศาสตร์พูด “ความคิดของควอนตัมทันทีกระโดด … กลายเป็นความคิดพื้นฐานในการตีความโคเปนเฮเกน” ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์มารสนั่นได้เขียน
เออร์วิน ชโรดิงเงอร์ นักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย สถาปนิกอีกคนหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัม เกลียดความคิดนั้น เขาคิดค้นสิ่งที่ดูเหมือนในตอนแรกจะเป็นทางเลือกแทนคณิตศาสตร์ของไฮเซนเบิร์กเกี่ยวกับสถานะควอนตัมแบบไม่ต่อเนื่องและการข้ามระหว่างกันในทันที ทฤษฎีของชโรดิงเงอร์เป็นตัวแทนของอนุภาคควอนตัมในแง่ของเอนทิตีคล้ายคลื่นที่เรียกว่าฟังก์ชันคลื่น ซึ่งเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่นและต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไป เช่น คลื่นลูกคลื่นเบาๆ ในทะเลเปิด สิ่งต่างๆ ในโลกแห่งความเป็นจริงไม่ได้เปลี่ยนไปอย่างกะทันหัน ในชั่วพริบตา Schrödinger คิดว่า “การกระโดดควอนตัม” ที่ไม่ต่อเนื่องเป็นเพียงส่วนหนึ่งของจิตใจ ในกระดาษปี 1952 ชื่อ “ มีการกระโดดควอนตัมหรือไม่? ” ชโรดิงเงอร์ตอบอย่างหนักแน่นว่า “ไม่” การระคายเคืองของเขาชัดเจนเกินไปในวิธีที่เขาเรียกพวกเขาว่า “ควอนตัมกระตุก”
อาร์กิวเมนต์ไม่ได้เป็นเพียงเกี่ยวกับความรู้สึกไม่สบายของชโรดิงเงอร์กับการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน ปัญหาเกี่ยวกับการกระโดดควอนตัมก็ว่ามันก็บอกว่าจะเพิ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาสุ่ม – มีอะไรจะบอกว่าทำไมว่าช่วงเวลาหนึ่ง ดังนั้นจึงเป็นผลที่ปราศจากสาเหตุ เป็นตัวอย่างของการสุ่มที่ชัดเจนแทรกเข้าไปในหัวใจของธรรมชาติ ชโรดิงเงอร์และอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เพื่อนสนิทของเขาไม่สามารถยอมรับโอกาสและความไม่สามารถคาดเดาได้ในระดับความเป็นจริงขั้นพื้นฐานที่สุด ตามที่นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Max Born การโต้เถียงทั้งหมดจึง “ไม่ใช่เรื่องภายในของฟิสิกส์มากนักเนื่องจากเป็นหนึ่งในความสัมพันธ์กับปรัชญาและความรู้ของมนุษย์โดยทั่วไป” กล่าวอีกนัยหนึ่งมีหลายสิ่งที่อยู่บนความเป็นจริง (หรือไม่) ของการกระโดดควอนตัม
มองโดยไม่ต้องมอง
ในการสอบสวนเพิ่มเติม เราต้องดูการกระโดดควอนตัมทีละครั้ง ในปี 1986 ทั้งสามทีมนักวิจัยได้รายงาน ให้พวกเขา เกิดขึ้นในแต่ละอะตอมที่ลอยอยู่ในพื้นที่โดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า อะตอมพลิกกลับระหว่างสถานะ “สว่าง” ซึ่งพวกเขาสามารถปล่อยโฟตอนของแสงและสถานะ “มืด” ที่ไม่เปล่งออกมาในช่วงเวลาสุ่ม ๆ ที่เหลืออยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งเป็นระยะเวลาระหว่างสองสามสิบของวินาที และไม่กี่วินาทีก่อนที่จะกระโดดอีกครั้ง ตั้งแต่นั้นมา การกระโดดดังกล่าวได้เกิดขึ้นในระบบต่างๆ ตั้งแต่โฟตอนที่สลับสถานะระหว่างสถานะควอนตัมไปจนถึงอะตอมในวัสดุที่เป็นของแข็งที่กระโดดไปมาระหว่างสถานะแม่เหล็กเชิงปริมาณ ในปี 2550 ทีมงานในฝรั่งเศสรายงานการกระโดดที่สอดคล้องกับสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า “การเกิด ชีวิต และความตายของโฟตอนแต่ละตัว”
ในการทดลองเหล่านี้ การกระโดดนั้นดูเหมือนกะทันหันและสุ่ม — ไม่มีการบอก เนื่องจากระบบควอนตัมได้รับการตรวจสอบ เวลาที่จะเกิดขึ้น และไม่มีภาพที่มีรายละเอียดว่าการกระโดดจะเป็นอย่างไร ในทางตรงกันข้าม การจัดวางของทีม Yale ทำให้พวกเขาคาดการณ์ได้ว่าจะกระโดดขึ้นเมื่อใด จากนั้นซูมเข้าไปใกล้ๆ เพื่อตรวจสอบ หัวใจสำคัญของการทดลองคือความสามารถในการรวบรวมข้อมูลที่มีอยู่เกือบทั้งหมด เพื่อไม่ให้รั่วไหลออกสู่สิ่งแวดล้อมก่อนที่จะวัดได้ จากนั้นพวกเขาสามารถติดตามการกระโดดครั้งเดียวในรายละเอียดดังกล่าวได้
ระบบควอนตัมที่นักวิจัยใช้มีขนาดใหญ่กว่าอะตอมมาก ซึ่งประกอบด้วยสายไฟที่ทำจากวัสดุตัวนำยิ่งยวด ซึ่งบางครั้งเรียกว่า “อะตอมเทียม” เนื่องจากมีสถานะพลังงานควอนตัมที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งคล้ายคลึงกับสถานะอิเล็กตรอนในอะตอมจริง การกระโดดระหว่างสถานะพลังงานสามารถเกิดขึ้นได้โดยการดูดซับหรือปล่อยโฟตอน เช่นเดียวกับการเกิดขึ้นของอิเล็กตรอนในอะตอม
Devoret และเพื่อนร่วมงานต้องการดูการกระโดดของอะตอมเทียมเพียงตัวเดียวระหว่างสถานะพลังงานต่ำสุด (พื้นดิน) กับสภาวะที่ตื่นเต้นอย่างกระฉับกระเฉง แต่พวกเขาไม่สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงนั้นได้โดยตรง เนื่องจากการวัดบนระบบควอนตัมจะทำลายการเชื่อมโยงกันของฟังก์ชันคลื่น ซึ่งเป็นพฤติกรรมคล้ายคลื่นที่ราบรื่น ซึ่งพฤติกรรมของควอนตัมจะขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของควอนตัม ในการดูการกระโดดของควอนตัม นักวิจัยต้องรักษาความสัมพันธ์นี้ไว้ มิฉะนั้น พวกเขาจะ “ยุบ” ฟังก์ชันคลื่น ซึ่งจะทำให้อะตอมเทียมอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่ง นี่เป็นปัญหาที่แมวของชโรดิงเงอร์ยกตัวอย่างอย่างมีชื่อเสียง ซึ่งถูกกล่าวหาว่าอยู่ใน “การซ้อนทับ” ของควอนตัมที่เชื่อมโยงกันของสภาวะที่มีชีวิตและที่ตาย แต่จะกลายเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งหรืออย่างอื่นเมื่อสังเกต

สล็อตออนไลน์

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ Devoret และเพื่อนร่วมงานใช้กลอุบายอันชาญฉลาดที่เกี่ยวข้องกับสภาวะตื่นเต้นครั้งที่สอง ระบบสามารถเข้าถึงสถานะที่สองนี้จากสถานะพื้นได้โดยการดูดซับโฟตอนของพลังงานที่แตกต่างกัน นักวิจัยตรวจสอบระบบในลักษณะที่บอกได้เพียงว่าระบบอยู่ในสถานะ “สว่าง” ที่สองหรือไม่ ที่ตั้งชื่อเพราะเป็นระบบที่มองเห็นได้ สถานะที่ไปและกลับจากที่นักวิจัยกำลังมองหาการกระโดดควอนตัมจริง ๆ แล้วเป็นสถานะ “มืด” – เพราะยังคงซ่อนจากมุมมองโดยตรง
นักวิจัยได้วางวงจรตัวนำยิ่งยวดไว้ในช่องแสง (ห้องที่โฟตอนของความยาวคลื่นที่ถูกต้องสามารถกระเด้งไปมาได้) เพื่อที่ว่าหากระบบอยู่ในสถานะสว่าง วิธีที่แสงกระจัดกระจายในช่องจะเปลี่ยนไป ทุกครั้งที่สภาวะสว่างสลายโดยการปล่อยโฟตอน เครื่องตรวจจับจะส่งสัญญาณคล้ายกับ “การคลิก” ของตัวนับ Geiger
กุญแจสำคัญในที่นี้ Oliver กล่าวคือการวัดจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของระบบโดยไม่ต้องสอบสวนสถานะนั้นโดยตรง ผลก็คือมันถามว่าระบบอยู่ในหรือไม่อยู่ในสถานะพื้นดินและความมืดโดยรวม ความคลุมเครือนั้นมีความสำคัญต่อการรักษาความสอดคล้องของควอนตัมในระหว่างการข้ามระหว่างสองรัฐนี้ ในแง่นี้ Oliver กล่าวว่าโครงการที่ทีม Yale ใช้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงการที่ใช้ในการแก้ไขข้อผิดพลาดในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ที่นั่นก็เช่นกัน จำเป็นต้องรับข้อมูลเกี่ยวกับควอนตัมบิตโดยไม่ทำลายการเชื่อมโยงกันของการคำนวณควอนตัม อีกครั้ง ทำได้โดยไม่ได้ดูที่ควอนตัมบิตที่เป็นปัญหาโดยตรง แต่ตรวจสอบสถานะเสริมควบคู่ไปกับมัน
กลยุทธ์นี้เผยให้เห็นว่าการวัดควอนตัมไม่ได้เกี่ยวกับการรบกวนทางกายภาพที่เกิดจากโพรบ แต่เกี่ยวกับสิ่งที่คุณรู้ (และสิ่งที่คุณไม่รู้) ที่เป็นผล “การไม่มีงานอีเวนต์สามารถให้ข้อมูลได้มากเท่ากับการมีอยู่ของมัน” Devoret กล่าว เขาเปรียบเทียบเรื่องนี้กับเรื่องราวของเชอร์ล็อก โฮล์มส์ซึ่งนักสืบสรุปเบาะแสสำคัญจาก “เหตุการณ์ประหลาด” ที่สุนัขไม่ได้ทำอะไรเลยในตอนกลางคืน (แต่มักสับสน) เกี่ยวกับสุนัข Devoret เรียกมันว่า “Baskerville’s Hound ตรงกับแมวของชเรอดิงเงอร์”

jumboslot

จับกระโดด
ทีมงานของ Yale เห็นการคลิกหลายครั้งจากเครื่องตรวจจับ ซึ่งแต่ละอันบ่งบอกถึงการสลายตัวของสถานะสว่าง โดยปกติจะมาถึงทุกๆ สองสามไมโครวินาที กระแสการคลิกนี้ถูกขัดจังหวะทุกๆ สองสามร้อยไมโครวินาที เห็นได้ชัดว่าเป็นการสุ่ม โดยช่องว่างที่ไม่มีการคลิก จากนั้นหลังจากผ่านไปประมาณ 100 ไมโครวินาที การคลิกจะกลับมาทำงานต่อ ในช่วงเวลาที่เงียบงันนั้น ระบบสันนิษฐานว่าได้ผ่านเข้าสู่สภาวะมืดแล้ว เนื่องจากนั่นเป็นสิ่งเดียวที่สามารถป้องกันการพลิกกลับระหว่างพื้นดินและสภาวะสว่าง
ดังนั้นในสวิตช์เหล่านี้จากสถานะ “คลิก” เป็น “ไม่มีการคลิก” คือการกระโดดควอนตัมแต่ละรายการ – เช่นเดียวกับที่พบในการทดลองก่อนหน้านี้เกี่ยวกับอะตอมที่ติดอยู่และอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ Devoret และเพื่อนร่วมงานสามารถเห็นสิ่งใหม่ได้
ก่อนที่แต่ละครั้งจะเข้าสู่ความมืดมิด โดยทั่วไปจะมีคาถาสั้นๆ ที่ดูเหมือนการคลิกหยุดชั่วคราว: การหยุดชั่วคราวที่ทำหน้าที่เป็นลางสังหรณ์ของการกระโดดที่ใกล้เข้ามา “ทันทีที่ระยะเวลาที่ไม่มีการคลิกเกินเวลาปกติระหว่างการคลิกสองครั้ง คุณมีคำเตือนที่ดีทีเดียวว่าการกระโดดกำลังจะเกิดขึ้น” Devoret กล่าว
การขาดงานสามารถให้ข้อมูลได้มากเท่ากับการมีอยู่ของเหตุการณ์
Michel Devoret
คำเตือนดังกล่าวทำให้นักวิจัยสามารถศึกษารายละเอียดการกระโดดได้ละเอียดยิ่งขึ้น เมื่อพวกเขาเห็นการหยุดชั่วครู่นี้ พวกเขาปิดอินพุตของโฟตอนที่ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลง น่าแปลกที่การเปลี่ยนไปสู่สถานะมืดยังคงเกิดขึ้นแม้จะไม่มีโฟตอนขับก็ตาม – ราวกับว่าเมื่อถึงเวลาหยุดชั่วครู่ ชะตากรรมก็ได้รับการแก้ไขแล้ว ดังนั้นแม้ว่าการกระโดดจะเกิดขึ้นแบบสุ่ม แต่ก็มีบางอย่างที่เป็นตัวกำหนดในแนวทางของมัน
เมื่อปิดโฟตอน นักวิจัยขยายการกระโดดด้วยความละเอียดของเวลาที่ละเอียดเพื่อดูการเปิดเผย มันเกิดขึ้นทันทีหรือไม่ — การกระโดดควอนตัมอย่างกะทันหันของ Bohr และ Heisenberg? หรือมันเกิดขึ้นอย่างราบรื่นอย่างที่ชโรดิงเงอร์ยืนยันว่าต้องทำ? และถ้าเป็นเช่นนั้นอย่างไร?
ทีมงานพบว่าในความเป็นจริงการกระโดดนั้นค่อยเป็นค่อยไป นั่นเป็นเพราะแม้ว่าการสังเกตโดยตรงจะเผยให้เห็นว่าระบบอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งเท่านั้น แต่ในระหว่างการกระโดดควอนตัม ระบบอยู่ในสถานะซ้อนทับหรือผสมกันของสถานะสิ้นสุดทั้งสองนี้ เมื่อการกระโดดดำเนินไป การวัดโดยตรงจะมีโอกาสมากขึ้นที่จะให้ผลสุดท้ายมากกว่าสถานะเริ่มต้น คล้ายกับวิธีที่การตัดสินใจของเราอาจมีวิวัฒนาการเมื่อเวลาผ่านไป คุณสามารถอยู่ต่อที่งานปาร์ตี้หรือออกไปก็ได้ — เป็นทางเลือกที่คู่ควร — แต่เมื่อถึงเวลาค่ำและคุณรู้สึกเหนื่อย คำถาม “คุณจะอยู่หรือจะจากไป” มีแนวโน้มมากขึ้นที่จะได้รับคำตอบว่า “ฉันกำลังจะไปแล้ว”
เทคนิคที่พัฒนาโดยทีม Yale เผยให้เห็นกรอบความคิดที่เปลี่ยนแปลงของระบบในระหว่างการกระโดดควอนตัม การใช้วิธีการที่เรียกว่าการสร้างภาพเอกซเรย์ขึ้นใหม่ นักวิจัยสามารถหาน้ำหนักสัมพัทธ์ของสถานะมืดและพื้นดินในการทับซ้อน พวกเขาเห็นว่าน้ำหนักเหล่านี้ค่อยๆ เปลี่ยนแปลงไปในช่วงสองสามไมโครวินาที นั่นค่อนข้างเร็ว แต่ก็ไม่ได้เกิดขึ้นทันที
ยิ่งไปกว่านั้น ระบบอิเล็กทรอนิกส์นี้เร็วมากจนนักวิจัยสามารถ “จับ” การสลับระหว่างสองสถานะในขณะที่มันกำลังเกิดขึ้น จากนั้นย้อนกลับโดยส่งพัลส์ของโฟตอนเข้าไปในโพรงเพื่อเพิ่มระบบกลับสู่สถานะมืด พวกเขาสามารถชักชวนให้ระบบเปลี่ยนใจและอยู่ในงานปาร์ตี้ได้
แฟลชแห่งความเข้าใจ
การทดลองแสดงให้เห็นว่าการกระโดดควอนตัม “ไม่ได้เกิดขึ้นทันทีหากเรามองอย่างใกล้ชิดเพียงพอ” โอลิเวอร์กล่าว “แต่เป็นกระบวนการที่เชื่อมโยงกัน”: เหตุการณ์ทางกายภาพจริงที่เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป
ความค่อยเป็นค่อยไปของ “การกระโดด” เป็นเพียงสิ่งที่คาดการณ์โดยรูปแบบของทฤษฎีควอนตัมที่เรียกว่าทฤษฎีวิถีควอนตัม ซึ่งสามารถอธิบายเหตุการณ์แต่ละเหตุการณ์เช่นนี้ได้ David DiVincenzo ผู้เชี่ยวชาญด้านข้อมูลควอนตัมที่ Aachen University ในเยอรมนี กล่าวว่า “ทำให้มั่นใจได้ว่าทฤษฎีนี้เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบกับสิ่งที่เห็น” แต่เป็นทฤษฎีที่ละเอียดอ่อน และเราก็ยังห่างไกลจากความเข้าใจอย่างสมบูรณ์
ความเป็นไปได้ในการทำนายการกระโดดควอนตัมก่อนที่มันจะเกิดขึ้น Devoret กล่าว ทำให้พวกเขาค่อนข้างคล้ายกับการปะทุของภูเขาไฟ การปะทุแต่ละครั้งเกิดขึ้นอย่างคาดเดาไม่ได้ แต่การปะทุครั้งใหญ่สามารถคาดเดาได้ด้วยการดูช่วงเวลาที่เงียบผิดปกติซึ่งอยู่ข้างหน้าการปะทุ “เท่าที่เราทราบ สัญญาณก่อนนี้ [สู่การกระโดดควอนตัม] ไม่เคยเสนอหรือวัดมาก่อน” เขากล่าว
Devoret กล่าวว่าความสามารถในการระบุสารตั้งต้นของการกระโดดควอนตัมอาจพบแอปพลิเคชันในเทคโนโลยีการตรวจจับควอนตัม ตัวอย่างเช่น “ในการวัดนาฬิกาอะตอม เราต้องการซิงโครไนซ์นาฬิกากับความถี่การเปลี่ยนแปลงของอะตอม ซึ่งทำหน้าที่เป็นข้อมูลอ้างอิง” เขากล่าว แต่ถ้าคุณตรวจพบตั้งแต่เริ่มต้นว่าการเปลี่ยนแปลงกำลังจะเกิดขึ้น แทนที่จะต้องรอให้เสร็จสิ้น การซิงโครไนซ์จะเร็วขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้นในระยะยาว
DiVincenzo คิดว่างานนี้อาจพบแอปพลิเคชันในการแก้ไขข้อผิดพลาดสำหรับการคำนวณควอนตัมแม้ว่าเขาจะเห็นว่าเป็น “ค่อนข้างไกล” เพื่อให้บรรลุระดับของการควบคุมที่จำเป็นสำหรับการจัดการกับข้อผิดพลาดดังกล่าว DiVincenzo กล่าวว่าการเก็บเกี่ยวข้อมูลการวัดนี้จำเป็นต้องมีการเก็บเกี่ยวข้อมูลการวัดอย่างละเอียดถี่ถ้วนซึ่งเหมือนกับสถานการณ์ที่มีข้อมูลมากในฟิสิกส์ของอนุภาค
คุณค่าที่แท้จริงของผลลัพธ์นั้นไม่ได้มีประโยชน์ในทางปฏิบัติใดๆ มันเป็นเรื่องของสิ่งที่เราเรียนรู้เกี่ยวกับการทำงานของโลกควอนตัม ใช่ มันถูกยิงแบบสุ่ม — แต่ไม่ มันไม่ได้ถูกคั่นด้วยการกระตุกในทันที Schrödinger เหมาะสมแล้ว ทั้งถูกและผิดในเวลาเดียวกัน
กฎหมายที่ไม่มีกฎหมาย
โครงการที่ดำเนินการที่นี่เป็นโครงการที่ได้รับความนิยมจากนักวิจัยหลายคนที่สำรวจรากฐานของกลศาสตร์ควอนตัม: เพื่อดูว่าทฤษฎีที่ดูเหมือนแปลกใหม่แต่ค่อนข้างจะมาจากสมมติฐานง่ายๆ ที่ง่ายต่อการเข้าใจหรือไม่ มันเป็นโปรแกรมที่เรียกว่าการฟื้นฟูควอนตัม

slot

Cabello ได้ดำเนินการตามจุดมุ่งหมายนั้นเช่นกัน และได้เสนอคำอธิบายเกี่ยวกับกฎ Bornที่มีจิตวิญญาณคล้ายคลึงกัน แต่มีรายละเอียดแตกต่างกัน “ผมหมกมุ่นอยู่กับการค้นหาภาพที่ง่ายที่สุดของโลกที่บังคับใช้ทฤษฎีควอนตัม” เขากล่าว
แนวทางของเขาเริ่มต้นด้วยแนวคิดที่ท้าทายที่ว่า แท้จริงแล้วไม่มีกฎทางกายภาพที่เป็นตัวกำหนดผลการวัด: ผลลัพธ์ทุกอย่างอาจเกิดขึ้นตราบใดที่ไม่ละเมิดข้อกำหนดความสอดคล้องเชิงตรรกะชุดหนึ่งที่เชื่อมโยงความน่าจะเป็นของผลลัพธ์จากการทดลองต่างๆ ตัวอย่างเช่น สมมติว่าการทดลองหนึ่งสร้างผลลัพธ์ที่เป็นไปได้สามประการ (โดยมีความน่าจะเป็นเฉพาะ) และการทดสอบอิสระครั้งที่สองสร้างผลลัพธ์ที่เป็นไปได้สี่ประการ จำนวนผลลัพธ์ที่เป็นไปได้สำหรับการทดลองทั้งสองแบบรวมกันคือ 3 คูณ 4 หรือ 12 ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ ซึ่งเป็นชุดของความเป็นไปได้รวมกันที่กำหนดไว้ทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะ

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on กระโดดควอนตัม สันนิษฐานว่าชั่วพริบตา ใช้เวลานาน

ทฤษฎีบทใหม่กำหนดขอบเขตของฟิสิกส์ควอนตัม

ทฤษฎีบทใหม่กำหนดขอบเขตของฟิสิกส์ควอนตัม

jumbo jili

ผู้ก่อตั้งกลศาสตร์ควอนตัมเข้าใจดีว่ามันแปลกอย่างลึกซึ้ง หนึ่งในนั้น อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ไปที่หลุมศพของเขาโดยเชื่อว่าทฤษฎีนี้จะต้องเป็นเพียงก้าวสำคัญในการอธิบายธรรมชาติที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ซึ่งจะช่วยขจัดสิ่งแปลกปลอมที่น่ารำคาญของควอนตัม

สล็อต

จากนั้นในปี 1964 จอห์น สจ๊วร์ต เบลล์ ได้พิสูจน์ทฤษฎีบทที่จะทดสอบว่าทฤษฎีควอนตัมปิดบังคำอธิบายที่สมบูรณ์ของความเป็นจริงตามที่ไอน์สไตน์อ้างหรือไม่ ผู้ทดลองได้ใช้ทฤษฎีบทของ Bell เพื่อแยกแยะความเป็นไปได้ที่ภายใต้ความบ้าคลั่งของควอนตัมที่เห็นได้ชัด – การสุ่มและการกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล – เป็นความจริงที่กำหนดขึ้นที่ซ่อนอยู่ซึ่งเป็นไปตามกฎสัมพัทธภาพ
ตอนนี้ทฤษฎีบทใหม่ได้ดำเนินการการทำงานของเบลล์ขั้นตอนต่อไป ทฤษฎีบทนี้ตั้งสมมติฐานที่สมเหตุสมผลเกี่ยวกับความเป็นจริงทางกายภาพ จากนั้นจะแสดงให้เห็นว่าหากมีการทดลองบางอย่าง ซึ่งก็คือ ยุติธรรม ซับซ้อนมาก ผลลัพธ์ที่คาดหวังตามกฎของทฤษฎีควอนตัมจะบังคับให้เราปฏิเสธสมมติฐานข้อใดข้อหนึ่ง
ตามที่แมทธิว ไลเฟอร์นักฟิสิกส์ควอนตัมจากมหาวิทยาลัยแชปแมนซึ่งไม่ได้เข้าร่วมในการวิจัย งานวิจัยชิ้นใหม่นี้เน้นความสนใจไปที่การตีความคลาสกลศาสตร์ควอนตัมที่จนถึงขณะนี้ ได้พยายามหลีกเลี่ยงการพิจารณาอย่างจริงจังจากทฤษฎีบท “ไม่ไป” ที่คล้ายคลึงกัน
กล่าวโดยกว้าง การตีความเหล่านี้โต้แย้งว่าสถานะควอนตัมสะท้อนความรู้ของเราเองเกี่ยวกับความเป็นจริงทางกายภาพ มากกว่าที่จะเป็นตัวแทนที่ซื่อสัตย์ของบางสิ่งที่มีอยู่ในโลก ตัวอย่างของแนวคิดกลุ่มนี้คือการตีความของโคเปนเฮเกน ซึ่งเป็นเวอร์ชันตำราของทฤษฎีควอนตัม ซึ่งเข้าใจกันโดยทั่วไปว่าอนุภาคไม่มีคุณสมบัติที่แน่นอนจนกว่าจะวัดคุณสมบัติเหล่านั้น การตีความควอนตัมที่คล้ายกับโคเปนเฮเกนอื่น ๆ ไปไกลกว่านั้นอีก โดยระบุลักษณะสถานะควอนตัมว่าเป็นอัตนัยของผู้สังเกตแต่ละคน
“ถ้าคุณเคยบอกกับฉันเมื่อสองสามปีก่อนว่าคุณสามารถสร้างทฤษฎีบทที่ไม่ต้องโต้แย้งกับการตีความแบบโคเปนเฮเกนบางประเภทที่บางคนเชื่อจริงๆ” ไลเฟอร์กล่าว “ฉันเคยพูดว่า ‘นั่นคือ เรื่องไร้สาระ’” ทฤษฎีบทล่าสุดตาม Leifer กล่าวว่า “จู่โจมสิ่งที่ไม่สามารถโจมตีได้”
ค่าผ่านทางของเบลล์
ทฤษฎีบทปี 1964 ของ Bell นำความเข้มงวดทางคณิตศาสตร์มาสู่การโต้วาทีที่เริ่มต้นด้วย Einstein และ Niels Bohr ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้สนับสนุนหลักของการตีความในโคเปนเฮเกน ไอน์สไตน์โต้เถียงเรื่องการมีอยู่ของโลกที่กำหนดขึ้นได้ซึ่งอยู่ภายใต้ทฤษฎีควอนตัม บอร์แย้งว่าทฤษฎีควอนตัมนั้นสมบูรณ์แล้ว และโลกควอนตัมนั้นมีความน่าจะเป็นอย่างลบไม่ออก
ทฤษฎีบทของเบลล์ทำให้เกิดสมมติฐานที่ชัดเจนสองข้อ หนึ่งคืออิทธิพลทางกายภาพคือ “ท้องถิ่น” ซึ่งไม่สามารถเดินทางได้เร็วกว่าความเร็วแสง นอกจากนี้ยังถือว่า (à la Einstein) มีความเป็นจริงที่ซ่อนอยู่ซึ่งไม่ได้จำลองโดยคณิตศาสตร์ของกลศาสตร์ควอนตัม สมมติฐานที่สาม ที่ไม่ได้ระบุแต่โดยปริยายคือ ผู้ทดลองมีอิสระในการเลือกการตั้งค่าการวัดของตนเอง
จากสมมติฐานเหล่านี้ การทดสอบ Bell เกี่ยวข้องกับสองฝ่ายคือ Alice และ Bob ซึ่งทำการวัดอนุภาคหลายคู่ทีละคู่ แต่ละคู่จะพันกันเพื่อให้คุณสมบัติของพวกมันเชื่อมโยงกันด้วยกลไกควอนตัม: หากอลิซวัดสถานะของอนุภาคของเธอ ดูเหมือนว่ามันจะส่งผลต่อสถานะของอนุภาคของ Bob ในทันที แม้ว่าทั้งสองจะห่างกันหลายไมล์
ทฤษฎีบทของ Bell เสนอวิธีที่แยบยลในการตั้งค่าการทดลอง หากความสัมพันธ์ระหว่างการวัดของ Alice และ Bob มีค่าเท่ากับหรือต่ำกว่าค่าที่กำหนด Einstein พูดถูก: มีความเป็นจริงที่ซ่อนอยู่ในท้องถิ่น หากความสัมพันธ์อยู่เหนือค่านี้ (ตามที่ทฤษฎีควอนตัมคาดการณ์ไว้) สมมติฐานข้อหนึ่งของเบลล์จะต้องผิดพลาด และความฝันเกี่ยวกับความเป็นจริงที่ซ่อนอยู่ในท้องถิ่นจะต้องตาย
นักฟิสิกส์ใช้เวลาเกือบ 50 ปีในการทดสอบ Bell ที่เข้มงวดมากขึ้น ภายในปี 2558 การทดลองเหล่านี้ได้ยุติการอภิปรายโดยพื้นฐานแล้ว ความสัมพันธ์ที่วัดได้นั้นสูงกว่าระดับที่เรียกว่าความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ และการทดสอบของเบลล์นั้นสอดคล้องกับการคาดการณ์ของกลศาสตร์ควอนตัม ด้วยเหตุนี้ แนวคิดเรื่องความเป็นจริงที่ซ่อนอยู่ในท้องถิ่นจึงถูกระงับ
สมมติฐานที่อ่อนแอ ทฤษฎีที่แข็งแกร่ง
งานใหม่นี้มาจากประเพณีที่เริ่มต้นโดย Bell แต่ยังอาศัยการตั้งค่าการทดลองที่แตกต่างกันเล็กน้อย ซึ่งเดิมคิดค้นโดยนักฟิสิกส์ Eugene Wigner
ในการทดลองทางความคิดของวิกเนอร์ คนที่เราจะเรียกว่าเพื่อนของวิกเนอร์อยู่ในห้องทดลอง เพื่อนวัดสถานะของอนุภาคที่อยู่ในสถานะซ้อนทับ (หรือควอนตัมผสม) ของสองสถานะ กล่าวคือ 0 และ 1 การวัดจะยุบสถานะควอนตัมของอนุภาคเป็น 0 หรือ 1 และเพื่อนจะบันทึกผลลัพธ์
วิกเนอร์เองก็อยู่นอกห้องแล็บ จากมุมมองของเขา ห้องปฏิบัติการและเพื่อนของเขา – สมมติว่าพวกเขาแยกตัวออกจากการรบกวนสิ่งแวดล้อมทั้งหมด – ยังคงพัฒนาควอนตัมด้วยกลไกต่อไป ท้ายที่สุดแล้ว กลศาสตร์ควอนตัมไม่ได้อ้างสิทธิ์ใดๆ เกี่ยวกับขนาดของระบบที่ทฤษฎีนี้นำไปใช้ โดยหลักการแล้ว ใช้กับอนุภาคมูลฐาน กับดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ และกับมนุษย์
ถ้ากลศาสตร์ควอนตัมใช้ได้ในระดับสากล วิกเนอร์แย้งว่า ทั้งอนุภาคและเพื่อนของวิกเนอร์ต่างก็พัวพันกันและอยู่ในการวางซ้อนของควอนตัม แม้ว่าการวัดของเพื่อนจะเห็นได้ชัดว่าการทับซ้อนของอนุภาคอย่างเห็นได้ชัดแล้ว
ความขัดแย้งที่เกิดขึ้นจากการตั้งค่าของ Wigner ได้เน้นย้ำถึงคำถามพื้นฐานและน่าสนใจเกี่ยวกับสิ่งที่เข้าเกณฑ์ว่าเป็นการวัดที่ก่อให้เกิดการยุบตัวและการยุบตัวนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้หรือไม่
เช่นเดียวกับทฤษฎีบทของเบลล์ ผู้เขียนงานใหม่นี้ทำให้สมมติฐานที่ดูเหมือนชัดเจนแต่ยังคงเข้มงวด ข้อแรกระบุว่าผู้ทดลองมีอิสระในการเลือกประเภทของการวัดที่ต้องการ ข้อที่สองบอกว่าคุณไม่สามารถส่งสัญญาณได้เร็วกว่าความเร็วแสง ที่สามกล่าวว่าผลลัพธ์ของการวัดนั้นเป็นข้อเท็จจริงที่สัมบูรณ์และเป็นข้อเท็จจริงสำหรับผู้สังเกตการณ์ทุกคน
โปรดทราบว่าสมมติฐาน “ความเป็นมิตรต่อท้องถิ่น” เหล่านี้อ่อนแอกว่าของเบลล์ ผู้เขียนไม่คิดว่ามีความเป็นจริงบางอย่างที่เป็นรากฐานของโลกควอนตัม ดังนั้นหากการทดลองสามารถทำได้และถ้าผลงานการทดลองที่หมายถึง“เราพบว่าจริงออกบางสิ่งบางอย่างมากขึ้นอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับความเป็นจริงกว่าจากทฤษฎีบทของเบลล์กล่าวว่า” ฮาวเวิร์ดผู้วิเศษ , ผู้อำนวยการศูนย์ควอนตัม Dynamics ที่กริฟฟิ มหาวิทยาลัยในออสเตรเลียและหนึ่งในผู้นำของงานใหม่
ทฤษฎีบทใหม่นี้ยังระบุความไม่เท่าเทียมกันทางคณิตศาสตร์ชุดใหญ่ ซึ่งรวมถึงแต่ยังขยายเกินกว่าที่เบลล์กำหนด “มีความเป็นไปได้ที่จะละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของ Bell แต่ไม่ละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของเรา” สมาชิกในทีมNora Tischlerที่ Griffith กล่าว
เช่นเดียวกับ Bell เราสามารถถามได้ว่าผลลัพธ์จะเป็นอย่างไรหากเราใช้กฎที่รู้จักของกลศาสตร์ควอนตัมกับการตั้งค่าการทดลองใหม่นี้ หากกฎของกลศาสตร์ควอนตัมเป็นกฎสากล ซึ่งหมายความว่ากฎของกลศาสตร์ควอนตัมมีผลบังคับใช้กับทั้งวัตถุขนาดเล็กมากหรือวัตถุที่ใหญ่กว่า การทดลองควรละเมิดความไม่เท่าเทียมกัน หากการทดลองในอนาคตยืนยันสิ่งนี้ ข้อสันนิษฐานหนึ่งในสามข้อต้องผิด และทฤษฎีควอนตัมนั้นแปลกประหลาดกว่าการทดสอบการแสดงทฤษฎีบทของเบลล์

สล็อตออนไลน์

อันที่จริง Tischler และเพื่อนร่วมงานของเธอที่ Griffith ได้ดำเนินการทดลองในรูปแบบการพิสูจน์หลักการแล้ว และในการทำเช่นนั้น พวกเขาลงเอยด้วยการละเมิดความไม่เท่าเทียมกัน แต่มีข้อแม้ที่สำคัญในการทดลองของพวกเขา — สิ่งหนึ่งที่ขึ้นอยู่กับสิ่งที่มีความสำคัญ ในกลศาสตร์ควอนตัม ในฐานะผู้สังเกตการณ์
สเปกตรัมผู้สังเกตการณ์
ทฤษฎีบทความเป็นมิตรในพื้นที่ใหม่จำเป็นต้องมีการตั้งค่าเพื่อนของวิกเนอร์ซ้ำ ตอนนี้เรามีห้องปฏิบัติการสองห้อง ที่แล็บแรก อลิซอยู่ข้างนอก ขณะที่ชาร์ลีเพื่อนของเธออยู่ข้างใน บ็อบอยู่นอกห้องแล็บอื่น และข้างในคือเด็บบี้เพื่อนของเขา
ในชุดตุ๊กตา Matryoshka เราเพิ่มอนุภาคพัวพันคู่หนึ่ง อนุภาคหนึ่งถูกส่งไปยังชาร์ลี อีกอนุภาคหนึ่งส่งถึงเด็บบี้ ผู้สังเกตการณ์ทั้งสองทำการวัดและบันทึกผลลัพธ์
ถึงเวลาของอลิซและบ๊อบแล้ว แต่ละคนจะได้รับหนึ่งในสามประเภทของการวัด ตัวเลือกแรกนั้นง่ายมาก แค่ถามเพื่อนว่าผลลัพธ์ของการวัดเป็นอย่างไร
อีกสองคนเป็นเรื่องยากเมามัน อย่างแรก อลิซและบ็อบต้องใช้ความพยายามในการควบคุมควอนตัมโดยสมบูรณ์เหนือเพื่อนและห้องแล็บของพวกเขา อันที่จริงแล้ว พวกเขาย้อนวิวัฒนาการควอนตัมของระบบทั้งหมด พวกเขายกเลิกการวัดของเพื่อน ลบความทรงจำของเพื่อน และฟื้นฟูอนุภาคให้กลับสู่สภาพเดิม (เห็นได้ชัดว่า “เพื่อน” ไม่สามารถเป็นมนุษย์ได้ เราจะไปถึงในชั่วขณะ) เมื่อถึงจุดนั้น อลิซและบ๊อบจะสุ่มเลือกระหว่างหนึ่งในสองการวัดที่แตกต่างกัน วัดอนุภาค และจดผลลัพธ์ พวกเขาทำเช่นนี้สำหรับอนุภาคพันพันคู่
การทดลองพิสูจน์หลักการเริ่มต้นด้วยโฟตอนในแต่ละห้องปฏิบัติการ เพื่อนแต่ละคนจะแสดงด้วยการตั้งค่าง่ายๆ ที่ทำการวัดโฟตอน โดยโฟตอนใช้หนึ่งในสองเส้นทางหรือเข้าสู่ตำแหน่งซ้อนทับของการใช้ทั้งสองเส้นทางพร้อมกัน ขึ้นอยู่กับสถานะควอนตัมเริ่มต้นของโฟตอน เพื่อนสามารถคิดได้ว่าเป็นควอนตัมบิตหรือ qubit ซึ่งสามารถเป็น 0 (โฟตอนได้ใช้เส้นทางเดียว) หรือ 1 (ใช้เส้นทางอื่น) หรือในการทับซ้อนของทั้งสองอย่าง Tischler กล่าวว่า “คุณสามารถนึกถึงทั้งสองเส้นทางว่าเป็นสถานะความทรงจำทั้งสองของผู้สังเกตการณ์ได้ “และในทางคณิตศาสตร์ นี่ก็เหมือนกับการสังเกต”
อลิซและบ็อบสามารถตรวจสอบเส้นทางที่โฟตอนใช้ (คล้ายกับถามชาร์ลีและเด็บบี้ว่าพวกเขาสังเกตเห็นอะไร) หรือพวกเขาสามารถลบความทรงจำของเพื่อน ๆ โดยทำให้ทั้งสองเส้นทางรบกวนกันและกัน ข้อมูลเกี่ยวกับเส้นทางที่โฟตอนใช้นั้นถูกล้างออกไป ทำให้โฟตอนกลับคืนสู่สภาพเดิม อลิซและบ็อบสามารถทำการวัดได้เอง
หลังจากดำเนินการประมาณ 90,000 ครั้ง การทดลองแสดงให้เห็นชัดเจนว่าความไม่เท่าเทียมกันของทฤษฎีบทความเป็นมิตรในท้องถิ่นถูกละเมิด
ช่องโหว่ที่นี่ชัดเจน ชาร์ลีกับเด็บบี้เป็นคนขี้ขลาด ไม่ใช่คน และแท้จริงแล้ว นักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังงานใหม่นี้ไม่ได้บอกว่าเราจำเป็นต้องละทิ้งสมมติฐานทั้งสามนี้ “เราไม่ได้อ้างว่า [qubit] เป็นเพื่อนแท้หรือเป็นผู้สังเกตการณ์ที่แท้จริง” Wiseman กล่าว “แต่มันช่วยให้เราตรวจสอบได้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมละเมิดความไม่เท่าเทียมกันเหล่านี้ แม้ว่าจะละเมิดได้ยากกว่าความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์”
โดยทั่วไปแล้ว การอภิปรายจำนวนมากจะครอบคลุมคำถามที่ว่าผู้สังเกตการณ์มีขนาดใหญ่และซับซ้อนเพียงใด อะตอมจะทำงานหรือไม่? ไวรัส? อะมีบา? นักฟิสิกส์บางคนโต้แย้งว่าระบบใดก็ตามที่สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่กำลังสังเกตและจัดเก็บข้อมูลนั้นเป็นผู้สังเกตการณ์ ที่ปลายอีกด้านของสเปกตรัมคือผู้ที่กล่าวว่ามีเพียงมนุษย์ที่มีสติเท่านั้นที่นับ
ในแง่ของการทดลองโดยเฉพาะนี้ ช่วงของผู้สังเกตการณ์ที่เป็นไปได้นั้นกว้างมาก มีการดำเนินการแล้วสำหรับ qubits และทุกคนเห็นพ้องต้องกันว่าเป็นไปไม่ได้หากชาร์ลีกับเด็บบี้เป็นมนุษย์
ทีมงานจินตนาการถึงการทำการทดลองในเวลาอันไกลในอนาคตเมื่อผู้สังเกตการณ์อาจเป็นปัญญาประดิษฐ์ทั่วไป (AGI) ภายในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ระบบดังกล่าวสามารถเข้าสู่การซ้อนทับของการสังเกตผลลัพธ์สองแบบที่แตกต่างกัน และเนื่องจาก AGI จะทำงานในคอมพิวเตอร์ควอนตัม กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ ลบหน่วยความจำของการสังเกตและทำให้ระบบกลับสู่สถานะเดิม

jumboslot

Wiseman กล่าวว่า “มีหลายสถานที่ระหว่าง qubit เดียวและคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดยักษ์ที่ใช้ปัญญาประดิษฐ์ ซึ่งผู้คนต่างมีความคิดเห็นที่แตกต่างกันเกี่ยวกับตำแหน่งที่คุณสามารถพูดได้ว่ามีการสังเกตเกิดขึ้น” “ทฤษฎีบทเป็นทฤษฎีบทที่เคร่งครัดอย่างสมบูรณ์ แต่กลับทำให้เกิดคำถามว่าเหตุการณ์ที่สังเกตได้คืออะไร นั่นเป็นสิ่งสำคัญ”
และหลังจากนั้น นักฟิสิกส์ใช้เวลาประมาณห้าทศวรรษในการทำการทดสอบเชิงทดลองที่กันกระสุนได้อย่างสมบูรณ์เกี่ยวกับความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์ บางที AGI ที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมก็อยู่ไม่ไกล
สมมุติว่าสักวันหนึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวจะมาถึง เมื่อนักฟิสิกส์ทำการทดลอง พวกเขาจะเห็นหนึ่งในสองสิ่ง
บางทีความไม่เท่าเทียมกันจะไม่ถูกละเมิด ซึ่งหมายความว่ากลศาสตร์ควอนตัมไม่ถูกต้องในระดับสากล – มีขนาดสูงสุดเกินกว่าที่กฎของทฤษฎีควอนตัมไม่สามารถนำไปใช้ได้ ผลลัพธ์ดังกล่าวจะช่วยให้นักวิจัยทำแผนที่ขอบเขตที่แยกโลกควอนตัมและโลกคลาสสิกได้อย่างแม่นยำ
หรือความไม่เท่าเทียมกันจะถูกละเมิดตามที่กลศาสตร์ควอนตัมคาดการณ์ไว้ ในกรณีนั้น สมมุติฐานหนึ่งในสามข้อนี้จะต้องถูกยกเลิก ซึ่งนำไปสู่คำถาม: อันไหน?
ทฤษฎีสัมพัทธภาพสุดขั้ว
ทฤษฎีบทไม่ได้อ้างว่าข้อใดผิด อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่มีสมมติฐานสองข้อนี้ อย่างแรก—ผู้ทดลองสามารถเลือกการวัดที่จะดำเนินการ—ดูเหมือนจะขัดขืนไม่ได้
สมมติฐาน “ท้องที่” ซึ่งห้ามไม่ให้ข้อมูลเดินทางเร็วกว่าแสงช่วยป้องกันความอึดอัดที่ไร้สาระทุกรูปแบบด้วยเหตุและผล (ถึงกระนั้นก็ตาม ผู้สนับสนุนกลศาสตร์ชาวโบห์เมียน — ทฤษฎีที่วางตัวกำหนดความเป็นจริง ซ่อนเร้น และไม่อยู่ในท้องถิ่นอย่างสุดซึ้ง — ได้ละทิ้งสมมติฐานที่สองนี้)
เหลือข้อสันนิษฐานที่สาม: ผลลัพธ์ของการวัดเป็นข้อเท็จจริงที่สัมบูรณ์ ข้อเท็จจริงตามวัตถุประสงค์สำหรับผู้สังเกตการณ์ทุกคน Časlav Bruknerนักทฤษฎีควอนตัมที่ Institute for Quantum Optics and Quantum Information ในกรุงเวียนนา เน้นย้ำถึงข้อสันนิษฐานที่น่าจะผิดมากที่สุด: “ความสมบูรณ์ของเหตุการณ์ที่สังเกตได้”
การปฏิเสธความสมบูรณ์ของเหตุการณ์ที่สังเกตได้จะทำให้เกิดความสงสัยในการตีความมาตรฐานของโคเปนเฮเกน ซึ่งผลการวัดถือเป็นข้อเท็จจริงที่เป็นกลางสำหรับผู้สังเกตการณ์ทุกคน
มีอะไรเหลือ? การตีความอื่นๆ ที่ “เหมือนโคเปนเฮเกน” — การตีความที่โต้แย้งว่าผลลัพธ์ของการวัดไม่ใช่ข้อเท็จจริงที่เป็นรูปธรรมโดยสิ้นเชิง เหล่านี้รวมถึงQBism (ตัวย่อแบบสแตนด์อะโลนออกเสียง“Cubism” และ แต่เดิมมาจาก“ควอนตัม Bayesianism”) และกลศาสตร์ควอนตัสัมพันธ์ (RQM) ซึ่งได้รับการปกป้องโดยนักฟิสิกส์คาร์โลโรเวลลี QBism ยืนยันว่าสถานะควอนตัมเป็นเรื่องส่วนตัวของผู้สังเกตการณ์แต่ละคน RQM ให้เหตุผลว่าตัวแปรที่อธิบายโลกควอนตัม เช่น ตำแหน่งของอนุภาค จะใช้ค่าจริงเฉพาะเมื่อระบบหนึ่งโต้ตอบกับอีกระบบหนึ่งเท่านั้น ไม่เพียงเท่านั้น ค่าของระบบหนึ่งจะสัมพันธ์กับระบบที่มีการโต้ตอบด้วยเสมอ และไม่ใช่ข้อเท็จจริงที่เป็นรูปธรรม
แต่เป็นเรื่องยากสำหรับทฤษฎีบทที่ไม่ต้องดำเนินการที่จะแยกแยะระหว่างการตีความมาตรฐานของโคเปนเฮเกนกับรูปแบบต่างๆ ในตอนนี้ ทฤษฎีบทความเป็นมิตรในท้องถิ่นได้ให้วิธีการอย่างน้อยแยกพวกเขาออกเป็นสองประเภท โดยมีมาตรฐานโคเปนเฮเกนอยู่ด้านหนึ่ง และกล่าวคือ QBism และ RQM ในอีกด้านหนึ่ง
“ที่นี่คุณมีบางอย่างที่บ่งบอกสิ่งที่สำคัญจริงๆ” ไลเฟอร์กล่าว “ ในแง่หนึ่งเป็นการพิสูจน์คนอย่าง QBists และ Rovellis”
แน่นอน ผู้เสนอการตีความอื่นๆ อาจอ้างว่าการละเมิดความไม่เท่าเทียมกันจะทำให้ข้อสมมติข้อใดข้อหนึ่งเป็นโมฆะ – เสรีภาพในการเลือกหรือท้องถิ่น

slot

เจฟฟรีย์ บับนักปรัชญาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ คอลเลจพาร์ค ผู้ซึ่งทำงานเกี่ยวกับพื้นฐานควอนตัมกล่าวว่า ความพยายามทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่าถึงเวลาต้องคิดใหม่สิ่งที่เราต้องการจากทฤษฎี “ความพยายามในการเปลี่ยนกลศาสตร์ควอนตัมของฮอร์นรองเท้าให้เป็นแม่พิมพ์แบบคลาสสิกนั้นไม่ใช่วิธีที่ถูกต้อง” เขากล่าว ซึ่งหมายถึงความพยายามที่จะเข้าใจโลกควอนตัมผ่านเลนส์คลาสสิก “เราควรพยายามปรับวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับสิ่งที่เราต้องการจากทฤษฎีในแง่ของสิ่งที่กลศาสตร์ควอนตัมให้จริง ๆ โดยไม่ต้องพยายามพูดว่า ‘มันไม่เพียงพอในบางวิธี มันมีข้อบกพร่องในบางวิธี’ อาจเป็นไปได้ว่าเราติดอยู่กับทฤษฎีที่คล้ายควอนตัม”
ในกรณีนี้ การรับตำแหน่งที่การสังเกตเป็นแบบอัตนัยและใช้ได้เฉพาะกับผู้สังเกตการณ์ที่กำหนดเท่านั้น และไม่มี “มุมมองจากที่ไหนเลย” ของประเภทที่ฟิสิกส์คลาสสิกกำหนดไว้ อาจเป็นขั้นตอนแรกที่จำเป็นและรุนแรง

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on ทฤษฎีบทใหม่กำหนดขอบเขตของฟิสิกส์ควอนตัม

กฎควอนตัมลึกลับที่สร้างขึ้นใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น

กฎควอนตัมลึกลับที่สร้างขึ้นใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น

jumbo jili

ทุกคนรู้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมเป็นทฤษฎีที่แปลก แต่พวกเขาไม่จำเป็นต้องรู้ว่าทำไม เรื่องปกติก็คือ โลกควอนตัมเองที่แปลก โดยมีการซ้อนทับ ความไม่แน่นอน และความพัวพัน (การพึ่งพาอาศัยกันอย่างลึกลับของสถานะของอนุภาคที่สังเกตได้) ทฤษฎีทั้งหมดสะท้อนถึงลักษณะเฉพาะที่มีมาแต่กำเนิดใช่ไหม?

สล็อต

ไม่เชิง. กลศาสตร์ควอนตัมกลายเป็นทฤษฎีแปลก ๆ ที่ไม่ใช่หลักการความไม่แน่นอนที่มีชื่อเสียงของ Werner Heisenberg ในปี 1927 และเมื่อ Albert Einstein และเพื่อนร่วมงานสองคนระบุ (และชื่อ Erwin Schrödinger) ว่าพัวพันกันในปี 1935 มันเกิดขึ้นในปี 1926 ด้วยข้อเสนอจาก Max นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน เกิด. กำเนิดแนะนำว่าวิธีที่ถูกต้องในการตีความลักษณะคลื่นของอนุภาคควอนตัมที่ถูกต้องคือเป็นคลื่นแห่งความน่าจะเป็น สมการคลื่นที่นำเสนอโดยชโรดิงเงอร์เมื่อปีที่แล้ว บอร์น กล่าวโดยพื้นฐานแล้วเป็นเครื่องมือทางคณิตศาสตร์สำหรับการคำนวณโอกาสในการสังเกตผลลัพธ์เฉพาะในการทดลอง
กล่าวอีกนัยหนึ่ง กฎของ Born เชื่อมโยงทฤษฎีควอนตัมกับการทดลอง เป็นสิ่งที่ทำให้กลศาสตร์ควอนตัมเป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์เลย สามารถทำนายได้และสามารถทดสอบได้ Lluís Masanesจาก University College London กล่าวว่า “กฎของการเกิดคือความเชื่อมโยงที่สำคัญระหว่างวัตถุทางคณิตศาสตร์ที่เป็นนามธรรมของทฤษฎีควอนตัมและโลกแห่งประสบการณ์
ปัญหาคือกฎของ Born ไม่ได้มากไปกว่าการเดาอย่างชาญฉลาด ไม่มีเหตุผลพื้นฐานที่ทำให้ Born เสนอกฎนี้ Adán Cabelloนักทฤษฎีควอนตัมจากมหาวิทยาลัยเซบียาในสเปนกล่าวว่า “มันเป็นสัญชาตญาณโดยไม่มีเหตุผลอันสมควร” “แต่มันได้ผล” และตลอด 90 ปีที่ผ่านมาและนานกว่านั้น ยังไม่มีใครสามารถอธิบายได้ว่าทำไม
หากปราศจากความรู้นั้น ก็ยังยากที่จะเข้าใจได้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมกำลังบอกอะไรเราเกี่ยวกับธรรมชาติของความเป็นจริง Giulio Chiribellaแห่งมหาวิทยาลัยฮ่องกง ผู้เชี่ยวชาญด้านรากฐานควอนตัมกล่าวว่า “การทำความเข้าใจกฎของการเกิดเป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจภาพของโลกโดยปริยายในทฤษฎีควอนตัม
นักวิจัยหลายคนพยายามที่จะสืบสานกฎของการเกิดจากหลักการพื้นฐานที่มากกว่า แต่ก็ไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ตอนนี้ Masanes และผู้ร่วมงานของเขาThomas Galleyจากสถาบัน Perimeter Institute for Theoretical Physics ในเมืองวอเตอร์ลู ประเทศแคนาดา และMarkus Müllerจาก Institute for Quantum Optics และ Quantum Information ในกรุงเวียนนาได้เสนอวิธีใหม่ในการดึงเอาความจริงที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับทฤษฎีควอนตัม แนวทางที่อาจอธิบายได้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมโดยทั่วไปเชื่อมต่อกับการทดลองผ่านกระบวนการวัดได้อย่างไร
“เราได้รับคุณสมบัติทั้งหมดของการวัดในทฤษฎีควอนตัม: คำถามคืออะไร คำตอบคืออะไร และความน่าจะเป็นของคำตอบคืออะไร” Masanes กล่าว
เป็นการเรียกร้องที่เป็นตัวหนา และเนื่องจากคำถามว่าการวัดหมายถึงอะไรในกลศาสตร์ควอนตัมได้รบกวนทฤษฎีนี้ตั้งแต่สมัยของไอน์สไตน์และชโรดิงเงอร์ ดูเหมือนว่าไม่น่าจะเป็นไปได้ว่านี่จะเป็นคำพูดสุดท้าย แต่แนวทางของ Masanes และเพื่อนร่วมงานนั้นได้รับคำชมแล้ว “ฉันชอบมันมาก” Chiribella กล่าว
งาน “เป็นการฝึก ‘ทำความสะอาด'” Cabello กล่าว – วิธีการกำจัดกลศาสตร์ควอนตัมของส่วนผสมที่ซ้ำซ้อน “และนั่นเป็นงานที่สำคัญอย่างยิ่ง ความซ้ำซ้อนเหล่านี้เป็นอาการที่เราไม่เข้าใจทฤษฎีควอนตัมอย่างถ่องแท้”
ปริศนาอยู่ที่ไหน
Schrödingerเขียนสมการของเขาในปี 1925 เพื่อเป็นคำอธิบายอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับข้อเสนอของ Louis de Broglie นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสเมื่อปีที่แล้วว่าอนุภาคควอนตัมเช่นอิเล็กตรอนสามารถทำตัวเหมือนคลื่น สมการชโรดิงเงอร์กำหนดให้อนุภาคเป็นฟังก์ชันคลื่น (แสดง ψ) ซึ่งสามารถทำนายพฤติกรรมในอนาคตของอนุภาคได้ ฟังก์ชันคลื่นเป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ล้วนๆ ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับสิ่งที่สังเกตได้
คำถามก็คือจะเชื่อมต่อกับคุณสมบัติที่สามารถสังเกตได้อย่างไร ความโน้มเอียงแรกของชโรดิงเงอร์คือการสมมติว่าแอมพลิจูดของฟังก์ชันคลื่นของเขาในบางจุดในอวกาศ ซึ่งเทียบเท่ากับความสูงของคลื่นน้ำ พูดได้ว่า สอดคล้องกับความหนาแน่นของอนุภาคควอนตัมที่เปื้อนที่จุดนั้น
แต่ Born กลับโต้แย้งว่าแอมพลิจูดของฟังก์ชันคลื่นนั้นสัมพันธ์กับความน่าจะเป็น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความน่าจะเป็นที่คุณจะพบอนุภาคที่ตำแหน่งนั้นหากคุณตรวจพบโดยการทดลอง ในการบรรยายสำหรับรางวัลโนเบลของเขาในปี 1954 สำหรับงานนี้ บอร์นอ้างว่าเขาเพิ่งสรุปจากโฟตอน ซึ่งเป็น “แพ็คเก็ตแห่งแสง” ของควอนตัมที่ไอน์สไตน์เสนอในปี 1905 ไอน์สไตน์บอร์นกล่าวว่าได้ตีความ “สี่เหลี่ยมของคลื่นแสง แอมพลิจูดเป็นความหนาแน่นของความน่าจะเป็นสำหรับการเกิดโฟตอน แนวคิดนี้สามารถส่งต่อไปยังฟังก์ชัน ψ ได้ในครั้งเดียว”
ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่ากฎการเกิดไม่เพียงแต่เป็นการคาดเดาที่ดีเท่านั้น แต่ยังเป็นการเดาที่สมเหตุสมผลเพียงอย่างเดียวอีกด้วย
ลุยส์ มาซาเนส
แต่นี่อาจเป็นเหตุผลย้อนหลังของขบวนความคิดที่ยุ่งเหยิง เพราะในตอนแรก ถือกำเนิดคิดว่ามันเป็นเพียงแอมพลิจูดของ ψ ที่ให้ความน่าจะเป็นนี้ เขาตัดสินใจอย่างรวดเร็วว่ามันคือกำลังสองของฟังก์ชันคลื่น ψ 2 (หรือพูดอย่างเคร่งครัดก็คือ กำลังสองของโมดูลัสของมัน หรือค่าสัมบูรณ์) แต่ไม่ชัดเจนในทันทีว่าข้อใดถูกต้อง
Mateus Araújoนักทฤษฎีควอนตัมจากมหาวิทยาลัยโคโลญในเยอรมนีกล่าวว่า “ถือกำเนิดมาโดยมีทฤษฎีควอนตัมทำงานโดยใช้ลวดและหมากฝรั่ง “มันน่าเกลียด เราไม่รู้จริง ๆ ว่าทำไมมันถึงได้ผล แต่เรารู้ว่าถ้าเราเอามันออก ทฤษฎีจะแตกสลาย”
ทว่าความเด็ดขาดของกฎ Born อาจเป็นสิ่งที่แปลกประหลาดน้อยที่สุด ในสมการฟิสิกส์ส่วนใหญ่ ตัวแปรอ้างถึงคุณสมบัติเชิงวัตถุของระบบที่พวกมันอธิบาย เช่น มวลหรือความเร็วของวัตถุในกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน เป็นต้น แต่ตามที่ Born บอกไว้ ฟังก์ชันเวฟไม่ใช่แบบนี้ ไม่ชัดเจนว่าจะพูดอะไรเกี่ยวกับเอนทิตีควอนตัมเองหรือไม่ เช่น อยู่ที่ไหนในเวลาใดเวลาหนึ่ง แต่มันบอกเราว่าเราอาจเห็นอะไรถ้าเราเลือกที่จะมอง มันชี้ไปในทิศทางที่ผิด ไม่ใช่ลงไปที่ระบบที่กำลังศึกษา แต่ชี้ไปที่ประสบการณ์ของผู้สังเกต

สล็อตออนไลน์

Chiribella กล่าวว่า “สิ่งที่ทำให้ทฤษฎีควอนตัมทำให้งงงวยไม่ใช่เป็นกฎของการเกิดมากนัก” Chiribella กล่าว “แต่ความจริงที่ว่าเราไม่สามารถตีความการวัดได้ว่าเป็นการเปิดเผยคุณสมบัติที่มีอยู่ก่อนแล้วของระบบ”
ยิ่งไปกว่านั้น กลไกทางคณิตศาสตร์สำหรับการคลี่คลายความน่าจะเป็นเหล่านี้สามารถเขียนได้ก็ต่อเมื่อคุณกำหนดลักษณะที่คุณกำลังมองหา หากคุณทำการวัดที่แตกต่างกัน คุณอาจคำนวณความน่าจะเป็นที่แตกต่างกัน แม้ว่าคุณจะดูเหมือนกำลังตรวจสอบระบบเดียวกันในทั้งสองกรณี
นั่นคือเหตุผลที่การสั่งการของ Born สำหรับการเปลี่ยนฟังก์ชันคลื่นเป็นผลการวัดประกอบด้วยธรรมชาติที่ขัดแย้งกันที่มีชื่อเสียงทั้งหมดของทฤษฎีควอนตัม: ข้อเท็จจริงที่ว่าคุณสมบัติที่สังเกตได้ของวัตถุควอนตัมปรากฏขึ้นในลักษณะที่น่าจะเป็นจากการกระทำของการวัดเอง “สมมุติฐานความน่าจะเป็นของการเกิดคือจุดที่ปริศนาจริงๆ” Cabello กล่าว
ดังนั้นหากเราเข้าใจว่ากฎของการเกิดมาจากไหน ในที่สุดเราก็อาจเข้าใจว่าแนวคิดที่เป็นปัญหาของการวัดหมายถึงอะไรในทฤษฎีควอนตัม
อาร์กิวเมนต์
นั่นคือสิ่งที่กระตุ้นให้เกิดความพยายามอย่างมากในการอธิบายกฎของการเกิด — มากกว่าที่จะเรียนรู้และยอมรับมัน หนึ่งในความพยายามที่โด่งดังที่สุดที่นำเสนอโดยนักคณิตศาสตร์ชาวอเมริกัน แอนดรูว์ กลีสัน ในปี 1957 แสดงให้เห็นว่ากฎดังกล่าวเป็นไปตามองค์ประกอบอื่นๆ ของโครงสร้างทางคณิตศาสตร์มาตรฐานของกลศาสตร์ควอนตัม กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันเป็นชุดที่เข้มงวดกว่าที่คิดไว้แต่แรก ในทำนองเดียวกัน วิธีการของ Gleason ถือว่าประเด็นสำคัญบางประการของรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่จำเป็นในการเชื่อมต่อสถานะควอนตัมกับผลการวัดที่เฉพาะเจาะจง
วิธีการหนึ่งที่แตกต่างกันมากในการได้มาซึ่งกฎของการเกิดนั้นมาจากการตีความกลศาสตร์ควอนตัมที่มีการโต้เถียงกันในหลายๆ โลก หลายๆ โลกคือความพยายามที่จะไขปริศนาของการวัดควอนตัมโดยสมมติว่า แทนที่จะเลือกเพียงหนึ่งในผลลัพธ์ที่เป็นไปได้หลาย ๆ อย่าง การสังเกตจะตระหนักถึงสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด — ในจักรวาลต่างๆ ที่แยกออกจากของเราเอง ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 David Deutschผู้สนับสนุนจากหลายโลกอ้างว่าความน่าจะเป็นของควอนตัมที่ชัดเจนเป็นสิ่งที่ผู้สังเกตการณ์อย่างมีเหตุผลต้องใช้ในการคาดการณ์ในสถานการณ์เช่นนี้ ซึ่งเป็นข้อโต้แย้งที่สามารถนำมาใช้เพื่อให้ได้มาซึ่งกฎการเกิด ในขณะเดียวกันLev Vaidmanจาก Tel Aviv University ในอิสราเอลและSean CarrollและCharles Sebens โดยอิสระของสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียเสนอว่ากฎการเกิดเป็นเพียงกฎเดียวที่กำหนดความน่าจะเป็นที่ถูกต้องในโลกหลายภพในช่วงเวลาทันทีหลังจากเกิดการแตกแยก แต่ก่อนที่ผู้สังเกตการณ์จะบันทึกผลการวัด ในช่วงเวลานั้น ผู้สังเกตการณ์ยังไม่ทราบว่าพวกเขาอยู่ที่สาขาใดของจักรวาล — แต่ Carroll และ Sebens แย้งว่า “มีวิธีที่มีเหตุผลเฉพาะในการแบ่งส่วนความน่าเชื่อถือในกรณีดังกล่าว ซึ่งนำไปสู่กฎกำเนิดโดยตรง”
อย่างไรก็ตามรูปภาพจากโลกหลายใบนำไปสู่ปัญหาของตัวเองอย่างน้อยก็ประเด็นว่า “ความน่าจะเป็น” อาจหมายถึงอะไร ถ้าผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ทุกประการได้รับการตระหนักอย่างแน่นอน การตีความในหลายโลก “จำเป็นต้องมีการยกเครื่องแนวคิดและสัญชาตญาณพื้นฐานมากมาย” แกลลีย์กล่าว ยิ่งไปกว่านั้น บางคนบอกว่าไม่มีทางเชื่อมโยงกันในการเชื่อมโยงผู้สังเกตการณ์ก่อนที่จะแยกไปยังบุคคลคนเดียวกันในภายหลัง ดังนั้นจึงไม่ชัดเจนตามหลักเหตุผลว่าผู้สังเกตการณ์จะใช้กฎ “กำเนิด” ในการทำนาย “ก่อนเหตุการณ์หมายความว่าอย่างไร ” ด้วยเหตุผลดังกล่าว กฎกำเนิดจากหลายโลกจึงไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง

jumboslot

Masanes และเพื่อนร่วมงานได้ตั้งข้อโต้แย้งที่ไม่ต้องการสมมติฐานของ Gleason นับประสาจักรวาลมากมายเพื่อให้ได้มาซึ่งกฎของการเกิด แม้ว่าโดยทั่วไปกฎจะถูกนำเสนอเป็นส่วนเสริมของหลักสมมุติฐานพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม แต่ก็แสดงให้เห็นว่ากฎการเกิดนั้นเป็นไปตามสมมุติฐานเหล่านั้นเมื่อคุณยอมรับว่าการวัดสร้างผลลัพธ์ที่ไม่เหมือนใคร นั่นคือ ถ้าคุณยอมให้มีการมีอยู่ของสถานะควอนตัม พร้อมกับประสบการณ์ “คลาสสิก” ที่สังเกตได้เพียงหนึ่งในนั้นจริง ๆ คุณไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากต้องยกกำลังสองฟังก์ชันคลื่นเพื่อเชื่อมต่อทั้งสองเข้าด้วยกัน “ผลของเราแสดงให้เห็นว่าไม่เพียงแต่กฎของการเกิดเท่านั้นที่เป็นการเดาที่ดี แต่ยังเป็นการเดาที่สมเหตุสมผลเพียงอย่างเดียว” Masanes กล่าว
ในการบรรลุข้อสรุปนั้น เราจำเป็นต้องมีสมมติฐานพื้นฐานสองสามข้อ ประการแรกคือสถานะควอนตัมถูกกำหนดขึ้นตามปกติ: เป็นเวกเตอร์ซึ่งมีทั้งขนาดและทิศทาง ไม่ต่างจากการบอกว่าสถานที่แต่ละแห่งบนโลกสามารถแสดงเป็นจุดที่กำหนดลองจิจูด ละติจูด และระดับความสูงได้
สมมติฐานต่อไปยังเป็นข้อมาตรฐานในกลศาสตร์ควอนตัม: ตราบใดที่ไม่มีการวัดค่าบนอนุภาค มันก็จะเปลี่ยนแปลงตามเวลาในลักษณะที่กล่าวกันว่าเป็น “เอกภาพ” พูดอย่างหยาบคาย หมายความว่าการเปลี่ยนแปลงนั้นราบรื่นและเป็นคลื่น และช่วยรักษาข้อมูลเกี่ยวกับอนุภาคไว้ นี่คือพฤติกรรมที่สมการชโรดิงเงอร์กำหนด และในความเป็นจริง ความเป็นหนึ่งเดียวที่ทำให้การวัดนั้นปวดหัว — เพราะการวัดเป็นกระบวนการที่ไม่เป็นหนึ่งเดียว ซึ่งมักเรียกกันว่า “ยุบ” ของฟังก์ชันคลื่น ในการวัด จะสังเกตเห็นสถานะที่เป็นไปได้เพียงหนึ่งในหลายๆ สถานะ: ข้อมูลสูญหาย
นักวิจัยยังสันนิษฐานว่าสำหรับระบบของหลายส่วน วิธีจัดกลุ่มส่วนเหล่านั้นจะไม่สร้างความแตกต่างให้กับผลการวัด “ข้อสันนิษฐานนี้เป็นพื้นฐานมากจนเป็นเงื่อนไขเบื้องต้นของการให้เหตุผลใด ๆ เกี่ยวกับโลก” Galley กล่าว สมมติว่าคุณมีแอปเปิ้ลสามลูก “ถ้าฉันพูดว่า ‘มีแอปเปิ้ลสองผลทางขวาและอีกหนึ่งผลทางซ้าย’ และคุณพูดว่า ‘มีแอปเปิ้ลสองผลทางซ้ายและอีกหนึ่งผลทางขวา’ นั่นเป็นวิธีการอธิบายแอปเปิลที่ถูกต้องทั้งสองแบบ ความจริงที่ว่าเราวางเส้นแบ่งด้านซ้ายและขวาไว้ตรงไหนคือทางเลือกส่วนตัว และคำอธิบายทั้งสองนี้ถูกต้องเท่ากัน”
สมมติฐานสุดท้ายครอบคลุมการวัดด้วยตัวมันเอง — แต่ในแง่ที่น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ พูดง่ายๆ ก็คือ การวัดที่กำหนดบนระบบควอนตัมจะต้องให้ผลลัพธ์ที่ไม่เหมือนใคร มีข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับไม่มีวิธีการที่เกิดขึ้น: วิธีแบบควอนตัมที่จะต้องใช้ในการทำนายความน่าจะเป็นของผลที่ ทว่านักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่ากระบวนการนี้ต้องปฏิบัติตามกฎ Born หากต้องเป็นไปตามสมมติฐานเกี่ยวกับเอกลักษณ์ของการวัด ทางเลือกอื่นสำหรับกฎ Born สำหรับการหาความน่าจะเป็นของผลลัพธ์ที่สังเกตได้จากฟังก์ชันคลื่นจะไม่เป็นไปตามสมมุติฐานเริ่มต้น
เกิดมีทฤษฎีควอนตัมทำงานโดยใช้ลวดและหมากฝรั่ง
Mateus Araújo
ผลลัพธ์ไปไกลกว่านี้: นอกจากนี้ยังสามารถอธิบายได้ว่ากลไกการวัดของกลศาสตร์ควอนตัมเกี่ยวกับอะไร กล่าวโดยสรุป มีอุปกรณ์ทางเทคนิคของข้อกำหนดทั้งหมดในกลไกดังกล่าว: ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าตัวดำเนินการเฮอร์มิเที่ยนที่ “ดำเนินการ” ฟังก์ชันคลื่นเพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่าค่าลักษณะเฉพาะที่สอดคล้องกับความน่าจะเป็นในการวัด และอื่นๆ แต่ Masanes และเพื่อนร่วมงานไม่ได้สันนิษฐานอะไรตั้งแต่เริ่มแรก แต่พวกเขาพบว่า เช่นเดียวกับกฎของการเกิด ข้อกำหนดทั้งหมดนี้มีนัยโดยนัยในสมมติฐานพื้นฐานและไม่จำเป็นต้องเป็นส่วนเพิ่มเติม
“เราแค่สันนิษฐานว่ามีคำถาม และเมื่อถูกถามกลับคำตอบเดียวที่มีความน่าจะเป็น” แกลลีย์กล่าว “จากนั้นเราก็นำทฤษฎีควอนตัมที่เป็นทางการและแสดงให้เห็นว่าคำถาม คำตอบ และความน่าจะเป็นเพียงคำถามเดียวคือคำถามควอนตัม”
งานนี้ไม่สามารถตอบคำถามที่เป็นปัญหาว่าทำไมผลการวัดจึงไม่ซ้ำกัน ค่อนข้างทำให้เอกลักษณ์นั้นเป็นจริงโดยเปลี่ยนให้เป็นส่วนหนึ่งของคำจำกัดความของการวัด ท้ายที่สุด Galley กล่าวว่า “จำเป็นสำหรับเราที่จะสามารถเริ่มต้นทำวิทยาศาสตร์ได้”

slot

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่มีคุณสมบัติเป็นสมมติฐาน “ขั้นต่ำ” ในทฤษฎีควอนตัมนั้นแทบจะไม่เกิดขึ้นเลยหากตรงไปตรงมา Araújo คิดว่าอาจมีการซุ่มซ่อนอยู่ในสมมติฐานเหล่านี้มากกว่าที่เห็น “พวกเขาไปไกลเกินกว่าที่จะสมมติว่ามีการวัดผลและมีผลลัพธ์ที่ไม่เหมือนใคร” เขากล่าว “ข้อสันนิษฐานที่สำคัญที่สุดของพวกเขาคือมีชุดการวัดตายตัวที่มีความน่าจะเป็นเพียงพอที่จะกำหนดสถานะควอนตัมได้อย่างสมบูรณ์” กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไม่ใช่แค่การบอกว่าการวัดมีอยู่จริง แต่การบอกว่าการวัด—ด้วยความน่าจะเป็นของผลลัพธ์ที่สอดคล้องกัน—สามารถบอกคุณทุกสิ่งที่คุณรู้ได้ นั่นอาจฟังดูสมเหตุสมผล แต่ก็ไม่เป็นความจริงที่เห็นได้ชัดในตัวเอง ในทฤษฎีควอนตัม มีบางสิ่งที่เป็นเช่นนั้น
ดังนั้นในขณะที่ Araújo เรียกหนังสือพิมพ์ฉบับนี้ว่า “ทำได้ดีมาก” เขากล่าวเสริมว่า “ฉันไม่คิดว่ามันอธิบายกฎของการเกิดได้จริงๆ หรอก มากกว่าการสังเกตว่าถ้าไม่มีน้ำ เราก็ตายแล้วอธิบายว่าน้ำคืออะไร” และปล่อยให้แขวนคำถามอื่น: เหตุใดกฎเกิดจึงระบุเฉพาะความน่าจะเป็นและไม่ได้ผลลัพธ์ที่แน่นอน

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on กฎควอนตัมลึกลับที่สร้างขึ้นใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น

เพื่อประดิษฐ์อินเทอร์เน็ตควอนตัม

เพื่อประดิษฐ์อินเทอร์เน็ตควอนตัม

jumbo jili

อมูลแรกที่เคยส่งผ่าน Arpanet ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของอินเทอร์เน็ต ถูกลบจากคอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิส ไปยังอีกเครื่องหนึ่งที่สถาบันวิจัยสแตนฟอร์ดในเมืองปาโลอัลโตเมื่อวันที่ 29 ต.ค. 2512

สล็อต

เย็นวันนั้น ทีมที่ UCLA ได้โทรศัพท์กับทีม SRI และเริ่มพิมพ์ “LOGIN” “เราพิมพ์ตัว L แล้วถามว่า ‘คุณได้ตัว L ไหม’” ลีโอนาร์ด ไคลน์ร็อก นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ของยูซีแอลเอเพิ่งนึกขึ้นได้ “’ใช่’ เป็นคำตอบจาก SRI เราพิมพ์ O และถามว่า ‘คุณได้รับ O หรือไม่’ ‘ใช่.’ เราพิมพ์ตัว G แล้วถามว่า ‘คุณได้รับ G ไหม’ ชน! โฮสต์ SRI ขัดข้อง นั่นคือข้อความแรกที่เปิดตัวการปฏิวัติที่เราเรียกว่าอินเทอร์เน็ต”
ความสามารถของเครือข่ายในการส่งข้อมูล รวมทั้งแนวโน้มที่จะพังหรือทำงานอย่างคาดไม่ถึง ได้สร้างความหลงใหลให้กับStephanie Wehner มาโดยตลอด Wehner นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์จาก Delft University of Technology กล่าวว่า “ในคอมพิวเตอร์เครื่องเดียว สิ่งต่างๆ จะเกิดขึ้นตามลำดับ “บนเครือข่าย มีสิ่งที่ไม่คาดฝันมากมายเกิดขึ้นได้” นี่เป็นเรื่องจริงในสองแง่: โปรแกรมบนคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อจะรบกวนการทำงานของโปรแกรมอื่น โดยมีเอฟเฟกต์ที่น่าประหลาดใจ และผู้ใช้เครือข่ายมีความคิดสร้างสรรค์ Wehner ตั้งข้อสังเกตเกี่ยวกับอินเทอร์เน็ตในตอนแรกว่า “ผู้คนคิดว่าเราจะใช้มันเพื่อส่งไฟล์บางไฟล์”
Wehner เข้าสู่โลกออนไลน์ครั้งแรกเมื่อประมาณปี 1992 เมื่อไม่กี่ปีก่อนที่การทำเช่นนั้นจะเป็นเรื่องง่าย ตอนนั้นเป็นวัยรุ่นในเยอรมนีและเป็นโปรแกรมเมอร์คอมพิวเตอร์ที่เชี่ยวชาญอยู่แล้ว ในไม่ช้าเธอก็กลายเป็นแฮ็กเกอร์บนอินเทอร์เน็ตที่เพิ่งเริ่มต้น เมื่ออายุ 20 ปี เธอได้งานเป็นแฮ็กเกอร์ที่ “ดี” และกำจัดช่องโหว่ของเครือข่ายในนามของผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต จากนั้นเธอก็เบื่อกับการแฮ็คและแสวงหาความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับการส่งข้อมูลและเครือข่าย
ตอนนี้ Wehner เป็นหนึ่งในผู้นำทางปัญญาของความพยายามในการสร้างอินเทอร์เน็ตรูปแบบใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น เธอกำลังทำงานเพื่อออกแบบ “อินเทอร์เน็ตควอนตัม” ซึ่งเป็นเครือข่ายที่จะส่ง – แทนที่จะเป็นบิตคลาสสิกที่มีค่า 0 หรือ 1 – ควอนตัมบิตซึ่งทั้งสองความเป็นไปได้คือ 0 และ 1 อยู่ร่วมกัน “qubits” เหล่านี้อาจทำมาจากโฟตอนซึ่งมีโพลาไรเซชันสองแบบรวมกัน ความสามารถในการส่ง qubits จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสงอาจไม่เปลี่ยนแปลงสังคมอย่างทั่วถึงเท่ากับอินเทอร์เน็ตแบบคลาสสิก แต่จะปฏิวัติแง่มุมต่าง ๆ ของวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมอีกครั้งตั้งแต่ความปลอดภัยจนถึงการคำนวณจนถึงดาราศาสตร์
Wehner เป็นผู้ประสานงานของ Quantum Internet Alliance ซึ่งเป็นความคิดริเริ่มของสหภาพยุโรปเพื่อสร้างเครือข่ายสำหรับการส่งข้อมูลควอนตัมทั่วทั้งทวีป ในบทความเรื่องScienceเมื่อเดือนตุลาคมที่ผ่านมา เธอและผู้เขียนร่วมสองคนได้วางแผนหกขั้นตอนสำหรับการตระหนักถึงอินเทอร์เน็ตควอนตัม ซึ่งแต่ละขั้นตอนของการพัฒนาจะสนับสนุนอัลกอริธึมและแอปพลิเคชันใหม่ ขั้นตอนแรกกำลังดำเนินการอยู่ ด้วยการสร้างเครือข่ายควอนตัมสาธิตที่จะเชื่อมต่อสี่เมืองในเนเธอร์แลนด์ ซึ่งเป็นแบบอะนาล็อกของ Arpanet Tracy Northup สมาชิกของ Quantum Internet Alliance ซึ่งตั้งอยู่ที่ University of Innsbruck ยกย่อง “วิสัยทัศน์ที่กว้างไกลของ Stephanie และความมุ่งมั่นของเธอในการสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ที่จะทำให้มันเกิดขึ้น”
หลังจากเลิกแฮ็ค Wehner ไปมหาวิทยาลัยในเนเธอร์แลนด์เพื่อศึกษาวิทยาการคอมพิวเตอร์และฟิสิกส์ เธอได้ยินนักทฤษฎีข้อมูลควอนตัม John Preskill บรรยายใน Leiden โดยอธิบายถึงข้อดีของควอนตัมบิตสำหรับการสื่อสาร ไม่กี่ปีต่อมา หลังจากได้รับปริญญาเอก เธอทิ้งงานคลาสสิกไว้เบื้องหลังและเข้าร่วมกลุ่มของ Preskill ที่ California Institute of Technology ในฐานะ postdoc
ที่ Caltech นอกเหนือจากการพิสูจน์ทฤษฎีบทเด่นๆ มากมายเกี่ยวกับข้อมูลควอนตัม การเข้ารหัสควอนตัม และธรรมชาติของกลศาสตร์ควอนตัมแล้ว Wehner กลายเป็น “ผู้นำโดยธรรมชาติ” Preskill กล่าวซึ่ง “มักเป็นกาวที่เชื่อมโยงผู้คนเข้าด้วยกัน” ในปี 2014 หลังจากดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ในสิงคโปร์ เธอย้ายไปที่เดลฟท์ ซึ่งเธอเริ่มร่วมมือกับนักทดลองเพื่อวางรากฐานสำหรับอินเทอร์เน็ตควอนตัม
นิตยสาร Quantaได้พูดคุยกับ Wehner เป็นเวลาสองวันในเดือนสิงหาคม บทสัมภาษณ์กระชับและแก้ไขเพื่อความชัดเจน
อินเทอร์เน็ตควอนตัมเป็นเครือข่ายสำหรับส่ง qubits ระหว่างสถานที่ห่างไกล ทำไมเราต้องทำอย่างนั้น?
ความคิดไม่ใช่เพื่อแทนที่อินเทอร์เน็ตที่เรามีในปัจจุบัน แต่เพื่อเพิ่มฟังก์ชันการทำงานใหม่และพิเศษจริงๆ มีแอปพลิเคชันทุกประเภทของเครือข่ายควอนตัมที่จะค้นพบในอนาคต แต่เรารู้อยู่แล้วว่าค่อนข้างดี แน่นอนว่าแอปพลิเคชั่นที่มีชื่อเสียงที่สุดคือการสื่อสารที่ปลอดภัย: ความจริงที่ว่าเราสามารถใช้การสื่อสารควอนตัมเพื่อดำเนินการสิ่งที่เรียกว่าการกระจายคีย์ควอนตัม ซึ่งการรักษาความปลอดภัยจะคงอยู่แม้ว่าผู้โจมตีจะมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมก็ตาม คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำลายโปรโตคอลความปลอดภัยที่มีอยู่มากมายในปัจจุบันได้
คอมพิวเตอร์เป็นสิ่งที่น่าสนใจ แต่สิ่งที่ฉันสนใจจริงๆ คือการส่งข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง
อะไรทำให้ควอนตัมคีย์มีความปลอดภัย
วิธีที่ดีในการทำความเข้าใจว่าควอนตัมอินเทอร์เน็ตทำอะไรได้บ้างคือการคิดถึง “การพัวพันกันของควอนตัม” ซึ่งเป็นคุณสมบัติพิเศษที่ควอนตัมบิตสองตัวสามารถมีได้ซึ่งทำให้ทั้งหมดนี้เป็นไปได้ คุณสมบัติประการแรกของการพัวพันคือมัน “ประสานกันมากที่สุด”: ฉันจะมีบิตควอนตัมที่นี่และคุณจะมีควอนตัมบิตในนิวยอร์กและเราจะใช้อินเทอร์เน็ตควอนตัมเพื่อพัวพันสองควิบิตนี้ จากนั้น หากฉันวัดค่าควิบิตที่นี่ และคุณทำการวัดแบบเดียวกันในนิวยอร์ก เราจะได้ผลลัพธ์เหมือนเดิมเสมอ แม้ว่าผลลัพธ์จะไม่ได้ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้า ดังนั้น คุณจึงสามารถคิดได้โดยสัญชาตญาณว่าอินเทอร์เน็ตควอนตัมนั้นดีมากสำหรับงานที่ต้องการการประสานงาน เนื่องจากคุณสมบัติแรกนั้นของการพัวพันควอนตัม

สล็อตออนไลน์

เนื่องจากมีการประสานงานกันอย่างเต็มที่ คุณอาจพูดว่า “นี่ จะดีกว่าไหมถ้าความพัวพันนี้สามารถแบ่งปันกับคนหลายร้อยคนได้” แต่นั่นเป็นไปไม่ได้จริงๆ ดังนั้นคุณสมบัติประการที่สองของการพัวพันก็คือว่ามันเป็นส่วนตัวโดยเนื้อแท้ ถ้า qubit ของฉันที่นี่พัวพันกับ qubit ของคุณในนิวยอร์ก เรารู้ว่าไม่มีสิ่งอื่นใดที่สามารถมีส่วนในการพัวพันนั้นได้ และนี่คือเหตุผลว่าทำไมการสื่อสารควอนตัมจึงดีสำหรับปัญหาที่ต้องการความปลอดภัย
ในฐานะที่เป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันที่ง่ายที่สุดของการสื่อสารควอนตัม การกระจายคีย์ควอนตัมจะพร้อมใช้งานทันทีในช่วงต้นปี 2020 บนเครือข่ายสาธิตที่คุณกำลังสร้าง แอปพลิเคชันขั้นสูงใดบ้างที่จะเป็นไปได้ในภายหลัง
คอมพิวเตอร์ระยะไกลชนิดใหม่จะเป็นไปได้ สมมติว่าคุณมีการออกแบบวัสดุที่เป็นกรรมสิทธิ์และต้องการทดสอบคุณสมบัติของวัสดุในการจำลอง คอมพิวเตอร์ควอนตัมสัญญาว่าจะทำได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก แต่คุณสามารถจินตนาการได้ว่าไม่ใช่ทุกคนในโลกที่จะมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ในห้องนั่งเล่นของพวกเขาในเร็วๆ นี้ ซึ่งอาจไม่ใช่ในช่วงชีวิตของเรา วิธีหนึ่งในการทำเช่นนั้นคือคุณส่งการออกแบบวัสดุมาให้ฉัน แล้วฉันจะทำการจำลองให้คุณบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมของฉัน และบอกผลลัพธ์ให้คุณทราบ เยี่ยมมาก แต่ตอนนี้ฉันรู้ดีไซน์ Material ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของคุณแล้ว สิ่งหนึ่งที่เครือข่ายควอนตัมทำให้เป็นไปได้คือ คุณสามารถใช้อุปกรณ์ควอนตัมแบบง่ายๆ ได้ อันที่จริง มันสามารถสร้างขึ้นได้ครั้งละหนึ่ง qubit และเครือข่ายควอนตัมสามารถถ่ายโอน qubits จากอุปกรณ์ของคุณไปยังคอมพิวเตอร์ควอนตัมอันทรงพลังของฉัน
เพื่อยกตัวอย่างอื่น ผู้คนยังแสดงให้เห็นว่าการพัวพันช่วยให้การซิงโครไนซ์นาฬิการะหว่างสองตำแหน่งมีความแม่นยำมากขึ้น ซึ่งจะมีแอพพลิเคชั่นมากมาย อินเทอร์เน็ตควอนตัมยังสามารถใช้เพื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่ดีขึ้นได้โดยการรวมกล้องโทรทรรศน์ระยะไกลเข้าด้วยกัน สถานะของอนุภาคแสงที่เข้ามาในกล้องโทรทรรศน์ 1 ถูกเทเลพอร์ต โดยใช้ควอนตัมพัวพันกับกล้องโทรทรรศน์ 2 แล้วรวมเข้ากับแสงของกล้องโทรทรรศน์ 2
คุณกำลังพยายามจำลองอินเทอร์เน็ตควอนตัมในอนาคต ทำไมจึงจำเป็น?
ด้วยแพลตฟอร์มการจำลองที่ครอบคลุมมากนี้ที่เราเพิ่งสร้างขึ้น ซึ่งขณะนี้กำลังทำงานอยู่บนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ เราสามารถสำรวจการกำหนดค่าเครือข่ายควอนตัมต่างๆ และทำความเข้าใจคุณสมบัติต่างๆ ซึ่งยากต่อการคาดการณ์ในเชิงวิเคราะห์ ด้วยวิธีนี้ เราหวังว่าจะได้พบกับการออกแบบที่ปรับขนาดได้ซึ่งสามารถเปิดใช้งานการสื่อสารควอนตัมทั่วยุโรป
ความคาดเดาไม่ได้ของเครือข่ายเป็นสิ่งที่ทำให้ฉันทึ่งมาโดยตลอด คอมพิวเตอร์เป็นสิ่งที่น่าสนใจ แต่สิ่งที่ฉันสนใจจริงๆ คือการส่งข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง นี่คือเหตุผลที่ฉันเข้าสู่การแฮ็ก และเหตุผลที่ฉันสนใจอินเทอร์เน็ตแบบคลาสสิกและเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้ตั้งแต่แรก เป็นเรื่องยากจริงๆ ที่จะจัดการกับสิ่งที่เกิดขึ้นในเครือข่าย เนื่องจากมีสิ่งที่ไม่เคยมีมาก่อนมากมาย ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องการส่งข้อความ คุณไม่สามารถคาดเดาได้ว่าจะใช้เวลานานแค่ไหน ข้อความอาจสูญหาย คอมพิวเตอร์อาจขัดข้อง มันอาจจะช้าเกินไป มันอาจทำให้ข้อมูลเสียหาย อาจมีการเปลี่ยนแปลงโปรโตคอลในลักษณะที่ไม่คาดคิดเนื่องจากเป็นเวอร์ชันเก่าหรือเวอร์ชันใหม่หรือเวอร์ชันที่เป็นอันตราย
คุณเป็นแฮ็กเกอร์ที่ไม่ดีก่อนที่คุณจะเป็นแฮ็กเกอร์ที่ดีหรือไม่?
นี่ไม่ใช่สิ่งที่สามารถพูดได้ในการสัมภาษณ์! ฉันคิดว่าโลกเป็นสถานที่ที่ดีกว่าในตอนนั้น แต่ฉันไม่สารภาพอะไรเลย [หัวเราะ]
ทำไมคุณถึงตัดสินใจเลิกแฮ็คและเป็นนักวิทยาศาสตร์?
ฉันรู้ว่าการแฮ็กฟังดูน่าตื่นเต้นมาก แต่ฉันได้ทำมาระยะหนึ่งแล้ว แน่นอนว่าวิธีหนึ่งช่วยปรับปรุงวิธีการต่างๆ ให้ดีขึ้น แต่ก็เหมือนกันอีกเล็กน้อย ฉันเบื่อและตัดสินใจสำรวจการผจญภัยครั้งใหม่ แล้วฉันก็ค้นพบทฤษฎีข้อมูลควอนตัม และนั่นก็น่าทึ่งมาก

jumboslot

หนึ่งทฤษฎีบทคุณไปในการพิสูจน์เกี่ยวกับข้อมูลควอนตัมเป็นทฤษฎีบทการจัดเก็บข้อมูลที่มีเสียงดัง มันคืออะไร และความหมายของการสื่อสารควอนตัมคืออะไร?
การจัดเก็บที่มีเสียงดังเป็นเรื่องเกี่ยวกับการเข้ารหัสโดยมีการสันนิษฐานทางกายภาพ ในโลกคลาสสิก มักมีการตั้งสมมติฐานทางคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่น คุณคิดว่าเป็นการยากที่จะกำหนดปัจจัยเฉพาะของตัวเลขจำนวนมาก และหากสมมติฐานนั้นเป็นจริง โปรโตคอลของฉันก็ปลอดภัย หลักฐานการรักษาความปลอดภัยเหล่านี้ดีและมีอยู่ทั่วไป แต่ควรตระหนักว่าอาจใช้ไม่ได้ในภายหลัง หากในอนาคตมีคนคิดค้นขั้นตอนที่ชาญฉลาดเพื่อแก้ปัญหาการคำนวณที่การรักษาความปลอดภัยของคุณยึดตาม การรักษาความปลอดภัยอาจถูกทำลายย้อนหลังได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อเรามีคอมพิวเตอร์ควอนตัม พวกเขาจะสามารถแยกตัวประกอบจำนวนมากได้ ดังนั้นการรักษาความปลอดภัยตามแฟคตอริ่งจะถูกทำลาย หากมีคนบันทึกข้อความของคุณในวันนี้ ข้อความเหล่านั้นอาจถูกถอดรหัสในภายหลัง
งานจัดเก็บที่มีเสียงดังเป็นเรื่องเกี่ยวกับ: เราสามารถสร้างสมมติฐานทางกายภาพที่ไม่สามารถหักย้อนหลังได้หรือไม่? สมมติฐานทางกายภาพคือ ยากที่จะเก็บสถานะควอนตัมจำนวนมากโดยไม่มีสัญญาณรบกวน ซึ่งจำเป็นต้องเป็นจริงในกรอบเวลาอันสั้นเท่านั้น ถ้าฉันตั้งสมมติฐานว่าตอนนี้คุณสามารถจัดเก็บคิวบิตที่มีสัญญาณรบกวนได้มากถึง 1 ล้าน คิวบิตเท่านั้น ฉันสามารถรักษาพารามิเตอร์โปรโตคอลของฉันเพื่อเพิ่มความปลอดภัยโดยการส่งข้อมูลมากกว่าที่คิวบิตที่มีสัญญาณรบกวนนับล้านสามารถดักจับได้ นี่เป็นสิ่งที่ดีเพราะถ้าพรุ่งนี้คุณไปซื้อหน่วยความจำควอนตัมที่มี 2 ล้านคิวบิต นั่นก็สายเกินไปแล้ว ข้อมูลถูกส่งไปอย่างปลอดภัยแล้ว
ซึ่งจะทำให้เราสามารถปรับใช้โปรโตคอลทุกประเภทในการสื่อสารควอนตัม สมมติว่าคนสองคนต้องการเปรียบเทียบรหัสผ่านของกันและกันโดยไม่ได้แจกให้เลย มันไม่เหมือนกับที่เราทำในตอนนี้ เมื่อคุณใช้ ATM และกด PIN ของคุณที่นั่น — ฉันจะเจาะ PIN บนอุปกรณ์ของฉันเองแทน และจะไม่มีวันรั่วไหลไปยัง ATM โปรโตคอลนั้นเป็นไปได้ด้วยสมมติฐานการจัดเก็บที่มีเสียงดัง
การแสวงหาอินเทอร์เน็ตควอนตัมมีแนวโน้มที่จะส่งเสริมความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับกฎของธรรมชาติ – แนวทางการเรียนรู้โดยการทำวิทยาศาสตร์หรือไม่?
วิทยาศาสตร์บางครั้งมีการตัดสินว่าคำถามบางข้อเป็นพื้นฐานและคำถามบางข้อก็เป็นเรื่องธรรมดา ฉันคิดว่าการนำบางสิ่งบางอย่างมาสู่โลกแห่งความเป็นจริงที่ผู้คนสามารถใช้ได้จริงไม่เคยเป็นเรื่องธรรมดา มันยากมาก มีความคิดที่ก้าวกระโดดอย่างเหลือเชื่อว่า “ฉันมีความคิดที่ดี มาพูดคุยกันบนกระดานไวท์บอร์ด” ไปยังโทรศัพท์มือถือที่ฉันกำลังคุยกับคุณอยู่ ด้วยอินเทอร์เน็ตควอนตัม เรากำลังพยายามทำสิ่งนี้ตั้งแต่เริ่มต้น จากศูนย์ จากการทดลองในระยะแรกในห้องแล็บ ไปจนถึงเครือข่ายที่เราพยายามจะจัดตั้งในเนเธอร์แลนด์ ไปจนถึงบางสิ่งที่อยู่นอกห้องแล็บ ที่ทำงานในระยะไกล ที่ผู้คนสามารถใช้ได้ ที่พวกเขาสามารถเล่นได้ แล้วโดยคนที่ไม่จำเป็นต้องรู้ฟิสิกส์เพื่อที่จะทำมัน หากส่วนหนึ่งของระบบมีอยู่แล้ว เราสามารถพูดได้ว่า “ตอนนี้เรากำลังจะปรับปรุงสิ่งนั้น
ในการทำเช่นนี้ ฉันคิดว่าเราจะได้รับความเข้าใจพื้นฐานมากขึ้นในหลาย ๆ ด้าน เราจะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับฟิสิกส์ด้วยการทำให้เครือข่ายเหล่านี้เกิดขึ้นได้ เพราะตอนนี้เราไม่รู้แน่ชัดว่าต้องทำอย่างไร เรายังคงทดลองโหนดประเภทต่างๆ และตัวทำซ้ำควอนตัม อุปกรณ์ที่ถ่ายทอดสิ่งกีดขวางในระยะทางไกล และในขอบเขตของวิทยาการคอมพิวเตอร์ เราจะได้เรียนรู้วิธีใหม่ในการเขียนโปรแกรมและควบคุมเครือข่ายดังกล่าว เนื่องจากความแตกต่างพื้นฐานจากการสื่อสารแบบคลาสสิก
แต่ฉันยังคิดด้วยว่าการใช้เครือข่ายดังกล่าว เราได้รับข้อมูลเกี่ยวกับความคิดสร้างสรรค์และสังคมศาสตร์ ผู้คนจะไปและใช้เครือข่ายเหล่านี้ได้อย่างไร หากคุณดูอินเทอร์เน็ตแบบคลาสสิก ผู้คนคิดว่าเราจะใช้มันเพื่อส่งไฟล์บางส่วน ที่ที่ดี แต่ผู้คนมีความคิดสร้างสรรค์มากขึ้น
ไม่ชัดเจนในทันทีว่าจะขยายงานทดลองนี้เพื่อตรวจสอบแรงโน้มถ่วงควอนตัมได้อย่างไร เอกสารทั้งหมดเกี่ยวกับควอนตัมสวิตช์พยักหน้าที่ความเชื่อมโยงระหว่างแรงโน้มถ่วงควอนตัมและเวรกรรมที่ไม่แน่นอน แต่การวางซ้อนของวัตถุขนาดใหญ่ ซึ่งขยายการวัดกาล-อวกาศได้หลายทางในคราวเดียว จะยุบอย่างรวดเร็วจนไม่มีใครคิดว่าจะตรวจจับความสัมพันธ์เชิงสาเหตุที่เกิดขึ้นได้อย่างไร ดังนั้นนักวิจัยจึงหันมาใช้การทดลองทางความคิดแทน

slot

หลักการสมมูลควอนตัม
คุณจะจำอลิซและบ๊อบได้ ลองนึกภาพพวกมันถูกประจำการอยู่ในยานอวกาศทดลองแยกต่างหากใกล้โลก แปลกประหลาด (แต่ไม่น่าจะเป็นไปได้) โลกอยู่ในตำแหน่งซ้อนควอนตัมของสถานที่สองแห่งที่แตกต่างกัน คุณไม่จำเป็นต้องมีดาวเคราะห์ทั้งดวงอยู่ในตำแหน่งซ้อนทับสำหรับแรงโน้มถ่วงเพื่อสร้างความไม่แน่นอนเชิงสาเหตุ: แม้แต่อะตอมเดี่ยวเมื่ออยู่ในตำแหน่งซ้อนทับสองตำแหน่ง ก็สามารถกำหนดเมตริกได้สองวิธีพร้อมกัน แต่เมื่อพูดถึงสิ่งที่วัดได้ในหลักการแล้ว คุณก็อาจจะยิ่งใหญ่ได้เช่นกัน
ในสาขาของการซ้อนภาพ โลกอยู่ใกล้กับห้องทดลองของอลิซ ดังนั้นนาฬิกาของเธอก็เดินช้าลง ในอีกสาขาหนึ่ง Earth อยู่ใกล้ Bob มากกว่า นาฬิกาของเขาจึงเดินช้าลง เมื่ออลิซและบ็อบสื่อสารกัน ลำดับสาเหตุก็เปลี่ยนไป
ในเอกสารสำคัญในปี 2019 Magdalena Zych , Brukner และผู้ร่วมงานได้พิสูจน์ว่าสถานการณ์นี้จะทำให้ Alice และ Bob บรรลุลำดับสาเหตุอย่างไม่มีกำหนด

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on เพื่อประดิษฐ์อินเทอร์เน็ตควอนตัม

Quantum Mischief เขียนกฎแห่งเหตุและผลใหม่

Quantum Mischief เขียนกฎแห่งเหตุและผลใหม่

jumbo jili

อลิซและบ็อบ ดาราแห่งการทดลองทางความคิดมากมาย กำลังทำอาหารเย็นเมื่อมีเหตุร้ายตามมา อลิซทำจานหล่นโดยไม่ได้ตั้งใจ เสียงทำให้บ๊อบตกใจ ที่เผาตัวเองบนเตาและร้องไห้ออกมา ในอีกเหตุการณ์หนึ่ง บ็อบเผาตัวเองและร้องไห้ ทำให้อลิซทำจานหล่น

สล็อต

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา นักฟิสิกส์ควอนตัมได้สำรวจความหมายของการตระหนักรู้ที่แปลกประหลาด โดยหลักการแล้ว เรื่องราวทั้งสองเวอร์ชันสามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้ กล่าวคือ เหตุการณ์สามารถเกิดขึ้นได้ในลำดับสาเหตุที่ไม่แน่นอน โดยที่ทั้ง “A สาเหตุ B” และ “B สาเหตุ A” เป็นจริงพร้อมกัน
“ฟังดูอุกอาจ” Časlav Bruknerนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเวียนนายอมรับ
ความเป็นไปได้เกิดขึ้นจากปรากฏการณ์ควอนตัมที่เรียกว่าการทับซ้อน ซึ่งอนุภาคจะรักษาความเป็นจริงที่เป็นไปได้ทั้งหมดไว้พร้อมๆ กันจนกว่าจะมีการวัด ในห้องแล็บในออสเตรีย จีน ออสเตรเลีย และที่อื่นๆ นักฟิสิกส์สังเกตลำดับสาเหตุที่ไม่แน่นอนโดยการวางอนุภาคของแสง (เรียกว่าโฟตอน) ในตำแหน่งทับซ้อนของสองสถานะ จากนั้นพวกเขาก็นำสาขาหนึ่งของ superposition ไปประมวลผล A ตามด้วยกระบวนการ B และกำหนดให้อีกสาขาหนึ่งเป็น B ตามด้วย A ในขั้นตอนนี้ เรียกว่า quantum switch ผลลัพธ์ของ A มีอิทธิพลต่อสิ่งที่เกิดขึ้นใน B และในทางกลับกัน โฟตอนประสบกับคำสั่งเชิงสาเหตุทั้งสองพร้อมกัน
ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา ชุมชนนักฟิสิกส์ควอนตัมที่กำลังเติบโตขึ้นได้ใช้สวิตช์ควอนตัมในการทดลองบนโต๊ะและสำรวจข้อดีที่ลำดับสาเหตุไม่แน่นอนเสนอสำหรับการคำนวณควอนตัมและการสื่อสาร Giulia Rubinoนักวิจัยจาก University of Bristol ซึ่งเป็นผู้นำการสาธิตการทดลองครั้งแรกของสวิตช์ควอนตัมในปี 2017 กล่าวว่า “เป็นสิ่งที่มีประโยชน์ในชีวิตประจำวันจริงๆ”
แต่การใช้งานจริงของปรากฏการณ์นี้ทำให้ผลกระทบเชิงลึกรุนแรงขึ้นเท่านั้น
นักฟิสิกส์รู้สึกมานานแล้วว่าภาพปกติของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นลำดับของเหตุและผลไม่ได้จับธรรมชาติพื้นฐานของสิ่งต่างๆ พวกเขากล่าวว่ามุมมองเชิงสาเหตุนี้อาจจะต้องไปถ้าเราเคยหาต้นกำเนิดควอนตัมของแรงโน้มถ่วง อวกาศ และเวลา แต่จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ยังไม่มีแนวคิดมากมายเกี่ยวกับวิธีการทำงานของฟิสิกส์หลังสาเหตุ “หลายคนคิดว่าเวรกรรมเป็นพื้นฐานในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโลกว่าถ้าเราทำให้ความคิดนี้อ่อนแอลง เราจะไม่สามารถสร้างทฤษฎีที่สอดคล้องกันและมีความหมายได้” Brukner ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้นำในการศึกษาเรื่องเวรกรรมที่ไม่แน่นอนกล่าว
สิ่งที่เปลี่ยนไปเมื่อนักฟิสิกส์พิจารณาการทดลองสวิตช์ควอนตัมใหม่ เช่นเดียวกับการทดลองทางความคิดที่เกี่ยวข้อง ซึ่งอลิซและบ็อบต้องเผชิญกับความไม่แน่นอนเชิงสาเหตุซึ่งเกิดจากธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงของควอนตัม การบัญชีสำหรับสถานการณ์เหล่านี้ได้บังคับให้นักวิจัยพัฒนารูปแบบทางคณิตศาสตร์และวิธีคิดแบบใหม่ ด้วยกรอบการทำงานที่เกิดขึ้นใหม่ “เราสามารถคาดการณ์ได้โดยไม่ต้องระบุสาเหตุที่ชัดเจน” Brukner กล่าว
สหสัมพันธ์ไม่ใช่เหตุ
ความคืบหน้าได้เติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเร็ว ๆ นี้ แต่ผู้ปฏิบัติงานจำนวนมากติดตามที่มาของการโจมตีแนวนี้ต่อปัญหาแรงโน้มถ่วงควอนตัมเมื่อ 16 ปีที่แล้วโดยLucien Hardyนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวอังกฤษ – แคนาดาที่ Perimeter Institute for Theoretical Physics ในเมืองวอเตอร์ลู ประเทศแคนาดา “ในกรณีของฉัน” Brukner กล่าว “ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยกระดาษของ Lucien Hardy”
ฮาร์ดีเป็นที่รู้จักกันเป็นอย่างดีในขณะนั้นในการใช้แนวทางแนวคิดที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์โด่งดังและนำไปใช้กับกลศาสตร์ควอนตัม
ไอน์สไตน์ปฏิวัติฟิสิกส์โดยไม่ได้คิดเกี่ยวกับสิ่งที่มีอยู่ในโลก แต่ด้วยการพิจารณาสิ่งที่บุคคลสามารถวัดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขาจินตนาการถึงผู้คนบนรถไฟที่กำลังเคลื่อนที่ทำการวัดด้วยไม้บรรทัดและนาฬิกา โดยใช้วิธี “ปฏิบัติการ” นี้ เขาสามารถสรุปได้ว่าพื้นที่และเวลาต้องสัมพันธ์กัน
ในปี 2544 ฮาร์ดีใช้แนวทางเดียวกันนี้กับกลศาสตร์ควอนตัม เขาสร้างทฤษฎีควอนตัมขึ้นใหม่ทั้งหมดโดยเริ่มจากสัจพจน์เชิงปฏิบัติห้าประการ
จากนั้นเขาก็ตั้งเป้าหมายที่จะนำไปใช้กับปัญหาที่ใหญ่กว่านั้น นั่นคือปัญหาอายุ 80 ปีของการประนีประนอมกลศาสตร์ควอนตัมและสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งเป็นทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่ยิ่งใหญ่ของไอน์สไตน์ “ฉันถูกขับเคลื่อนด้วยแนวคิดนี้ว่าบางทีวิธีคิดเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับทฤษฎีควอนตัมอาจถูกนำไปใช้กับแรงโน้มถ่วงควอนตัม” ฮาร์ดีบอกฉันผ่าน Zoom ในฤดูหนาวนี้
คำถามเกี่ยวกับการปฏิบัติงานคือ: โดยหลักการแล้วในแรงโน้มถ่วงควอนตัมเราสามารถสังเกตอะไรได้บ้าง? ฮาร์ดีนึกถึงข้อเท็จจริงที่ว่ากลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปต่างก็มีคุณลักษณะที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง กลศาสตร์ควอนตัมเป็นสิ่งที่ไม่แน่นอนที่มีชื่อเสียง การซ้อนทับกันทำให้มีความเป็นไปได้พร้อมกัน ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปแสดงให้เห็นว่าพื้นที่และเวลาสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ในทฤษฎีของไอน์สไตน์ วัตถุขนาดมหึมา เช่น โลก ยืด “เมตริก” ของกาลอวกาศ โดยพื้นฐานแล้ว ระยะห่างระหว่างเครื่องหมายแฮชบนไม้บรรทัด และระยะเวลาระหว่างขีดของนาฬิกา ยิ่งคุณอยู่ใกล้วัตถุขนาดใหญ่ เช่น นาฬิกาของคุณจะเดินช้าลง จากนั้น ตัวชี้วัดจะกำหนด “กรวยแสง” ของเหตุการณ์ที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งเป็นขอบเขตของกาลอวกาศที่เหตุการณ์นั้นอาจส่งผลกระทบได้
เมื่อคุณรวมคุณสมบัติที่รุนแรงทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน Hardy กล่าวว่าความเป็นไปได้ของควอนตัมสองแบบพร้อมกันจะขยายเมตริกด้วยวิธีต่างๆ กรวยแสงของเหตุการณ์กลายเป็นไม่แน่นอน – และด้วยเหตุนี้เองเวรกรรมเองก็เช่นกัน
งานส่วนใหญ่เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงควอนตัมจะตัดคุณสมบัติเหล่านี้ออกไป ตัว​อย่าง​เช่น นัก​วิจัย​บาง​คน​พยายาม​อธิบาย​ลักษณะ​ของ​พฤติกรรม​ของ “กราวิตอน” หน่วย​ความ​โน้มถ่วง​ควอนตัม. แต่นักวิจัยมีแรงดึงดูดที่โต้ตอบกับเวลาในพื้นหลังที่ตายตัว “เราเคยชินกับการคิดเกี่ยวกับโลกที่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา” ฮาร์ดีกล่าว แม้ว่าเขาให้เหตุผลว่าแรงโน้มถ่วงควอนตัมนั้นจะสืบทอดคุณลักษณะที่รุนแรงของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอย่างแน่นอนและไม่มีเวลาที่แน่นอนและสาเหตุตายตัว นักฟิสิกส์ผู้เคร่งขรึมและจริงจังกล่าวว่า “แนวคิดก็คือการระมัดระวังลมจริงๆ และยอมรับสถานการณ์ที่เลวร้ายนี้ ซึ่งคุณไม่มีโครงสร้างเชิงสาเหตุที่ชัดเจน”
ในการซูม ฮาร์ดี้ใช้โปรเจ็กเตอร์พิเศษในการถ่ายทำไวท์บอร์ด ซึ่งเขาได้ร่างการทดลองทางความคิดต่างๆ ขึ้น โดยเริ่มจากการทดลองที่ช่วยให้เขาเห็นวิธีการอธิบายข้อมูลทั้งหมดโดยไม่ต้องอ้างอิงถึงลำดับสาเหตุของเหตุการณ์
เขาจินตนาการถึงกลุ่มยานสำรวจที่ลอยอยู่ในอวกาศ พวกเขากำลังรับข้อมูล เช่น บันทึก กล่าวคือ แสงโพลาไรซ์ที่พ่นออกมาจากดาวระเบิดที่อยู่ใกล้ๆ หรือซุปเปอร์โนวา ทุกวินาที โพรบแต่ละตัวจะบันทึกตำแหน่งของมัน การวางแนวของโพลาไรเซอร์ (อุปกรณ์เช่นแว่นกันแดดโพลาไรซ์ที่ปล่อยให้โฟตอนผ่านเข้าไปหรือปิดกั้นมันขึ้นอยู่กับโพลาไรซ์ของมัน) และไม่ว่าเครื่องตรวจจับที่อยู่ด้านหลังโพลาไรเซอร์จะตรวจจับโฟตอนหรือไม่ . โพรบส่งข้อมูลนี้ไปยังชายคนหนึ่งในห้องหนึ่ง ซึ่งพิมพ์ลงบนการ์ด หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง การทดสอบจะสิ้นสุดลง ชายในห้องสับไพ่ทั้งหมดจากโพรบทั้งหมดและสร้างกอง
ฉันได้รับแรงผลักดันจากแนวคิดนี้ว่าบางทีวิธีคิดเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับทฤษฎีควอนตัมอาจถูกนำไปใช้กับแรงโน้มถ่วงควอนตัม
Lucien Hardy

สล็อตออนไลน์

จากนั้นโพรบจะหมุนโพลาไรเซอร์ และสร้างชุดการวัดใหม่ สร้างการ์ดกองใหม่ และทำซ้ำขั้นตอน เพื่อให้ชายในห้องสุดท้ายมีกองการวัดที่ไม่อยู่ในลำดับที่สับเปลี่ยนหลายครั้ง “งานของเขาคือพยายามทำความเข้าใจไพ่บางอย่าง” Hardy กล่าว ชายคนนี้ต้องการสร้างทฤษฎีที่อธิบายความสัมพันธ์ทางสถิติทั้งหมดในข้อมูล (และในลักษณะนี้ อธิบายซูเปอร์โนวา) โดยไม่มีข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับความสัมพันธ์เชิงสาเหตุของข้อมูลหรือลำดับเวลา เนื่องจากสิ่งเหล่านี้อาจไม่ใช่แง่มุมพื้นฐานของความเป็นจริง
ผู้ชายทำแบบนี้ได้ยังไง? ก่อนอื่นเขาสามารถจัดเรียงไพ่ตามสถานที่ แจกไพ่จากแต่ละกองเพื่อให้การ์ดที่เกี่ยวข้องกับยานอวกาศในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งไปอยู่ในกองเดียวกัน การทำเช่นนี้ในแต่ละกอง เขาสามารถเริ่มสังเกตเห็นความสัมพันธ์ระหว่างกอง เขาอาจสังเกตว่าเมื่อใดก็ตามที่มีการตรวจพบโฟตอนในบริเวณหนึ่ง ก็มีความเป็นไปได้สูงในการตรวจจับในอีกภูมิภาคหนึ่ง ตราบใดที่โพลาไรเซอร์ทำมุมในลักษณะเดียวกันในทั้งสองที่ (ความสัมพันธ์เช่นนี้หมายความว่าแสงที่ส่องผ่านบริเวณเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแบ่งขั้วร่วมกัน) จากนั้นเขาสามารถรวมความน่าจะเป็นเป็นนิพจน์ที่เกี่ยวข้องกับบริเวณประกอบที่ใหญ่ขึ้นได้ และด้วยวิธีนี้ เขาสามารถ “สร้างวัตถุทางคณิตศาสตร์ให้ใหญ่ขึ้นและใหญ่ขึ้นได้ ภูมิภาคจากภูมิภาคที่เล็กกว่า” ฮาร์ดีกล่าว
ปกติเราคิดว่าเป็นความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ เช่น โฟตอนที่เดินทางจากพื้นที่หนึ่งของท้องฟ้าไปยังอีกพื้นที่หนึ่ง การวัดที่มีความสัมพันธ์ระหว่างการวัดที่เกิดขึ้นในภูมิภาคแรกกับการวัดที่ทำขึ้นภายหลังในภูมิภาคที่สอง — ในรูปแบบพิธีการของ Hardy เช่น การบีบอัดข้อมูล ปริมาณข้อมูลที่จำเป็นในการอธิบายทั้งระบบลดลง เนื่องจากความน่าจะเป็นชุดหนึ่งกำหนดอีกชุดหนึ่ง
Hardy เรียกรูปแบบใหม่ของเขาว่ากรอบแนวคิด “causaloid” โดยที่ causaloid เป็นวัตถุทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการคำนวณความน่าจะเป็นของผลลัพธ์ของการวัดใดๆ ในภูมิภาคใดๆ เขาแนะนำกรอบงานทั่วไปในกระดาษหนา 68 หน้าในปี 2548 ซึ่งแสดงวิธีกำหนดทฤษฎีควอนตัมในกรอบงาน (โดยพื้นฐานแล้วโดยการลดการแสดงออกของความน่าจะเป็นทั่วไปในกรณีเฉพาะของการโต้ตอบควอนตัมบิต)
ฮาร์ดีคิดว่ามันน่าจะเป็นไปได้ที่จะกำหนดทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในเฟรมเวิร์กของคอซาลอยด์ด้วย แต่เขาไม่รู้ว่าจะต้องทำอย่างไร ถ้าเขาสามารถจัดการสิ่งนั้นได้ เขาก็เขียนไว้ในบทความอื่นว่า “กรอบนี้อาจใช้เพื่อสร้างทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม”
สวิตช์ควอนตัม
ไม่กี่ปีต่อมา ในเมืองปาเวีย ประเทศอิตาลี นักทฤษฎีข้อมูลควอนตัม Giulio Chiribella และเพื่อนร่วมงานอีกสามคนกำลังครุ่นคิดกับคำถามที่แตกต่างกัน: การคำนวณแบบใดที่เป็นไปได้ พวกเขานึกถึงงานบัญญัติของนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี Alonzo Church คริสตจักรได้พัฒนากฎเกณฑ์ที่เป็นทางการสำหรับฟังก์ชันการสร้าง — เครื่องจักรทางคณิตศาสตร์ที่รับอินพุตและให้ผลลัพธ์ ลักษณะเด่นของหนังสือกฎเกณฑ์ของศาสนจักรคืออินพุตของฟังก์ชันสามารถเป็นฟังก์ชันอื่นได้

jumboslot

นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีทั้งสี่คนถามตัวเอง: โดยทั่วไปแล้วหน้าที่ของฟังก์ชันประเภทใดที่เป็นไปได้ นอกเหนือจากคอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถในปัจจุบัน พวกเขาคิดขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับสองหน้าที่คือ A และ B ที่ประกอบเป็นฟังก์ชันใหม่ ฟังก์ชันใหม่นี้ ซึ่งเรียกว่าสวิตช์ควอนตัม เป็นการซ้อนทับของสองตัวเลือก ในสาขาของการทับซ้อนหนึ่ง อินพุตของฟังก์ชันส่งผ่าน A แล้วตามด้วย B ในอีกสาขาหนึ่งผ่าน B แล้วตามด้วย A พวกเขาหวังว่าสวิตช์ควอนตัม “อาจเป็นพื้นฐานของรูปแบบการคำนวณแบบใหม่ โดยได้รับแรงบันดาลใจจาก หนึ่งในคริสตจักร” Chiribella บอกฉัน
ในตอนแรกการปฏิวัติก็ปะทุขึ้น นักฟิสิกส์ไม่สามารถตัดสินใจได้ว่าควอนตัมสวิตซ์นั้นลึกซึ้งหรือไร้สาระ หรือว่ามันเกิดขึ้นได้จริงหรือเป็นเพียงการสมมุติ กระดาษของพวกเขาใช้เวลาสี่ปีในการเผยแพร่
ในที่สุดก็ออกมาในปี 2013 นักวิจัยเริ่มเห็นว่าพวกเขาจะสร้างสวิตช์ควอนตัมได้อย่างไร
ตัวอย่างเช่น พวกเขาอาจยิงโฟตอนไปยังอุปกรณ์ออปติคัลที่เรียกว่าตัวแยกลำแสง ตามกลศาสตร์ควอนตัม โฟตอนมีโอกาส 50-50 ที่จะถูกส่งหรือสะท้อนกลับ ดังนั้นจึงทำทั้งสองอย่าง
โฟตอนรุ่นที่ส่งจะพุ่งเข้าหาอุปกรณ์ออปติคัลที่หมุนทิศทางโพลาไรซ์ของแสงด้วยวิธีที่กำหนดไว้อย่างดี โฟตอนต่อไปจะพบกับอุปกรณ์ที่คล้ายกันซึ่งหมุนไปในทางที่ต่างกัน เรียกอุปกรณ์เหล่านี้ว่า A และ B ตามลำดับ
ในขณะเดียวกัน โฟตอนรุ่นที่สะท้อนกลับพบ B ก่อน จากนั้น A ผลลัพธ์สุดท้ายของโพลาไรซ์ในกรณีนี้แตกต่างกัน
เราสามารถนึกถึงความเป็นไปได้สองประการนี้ — A ก่อน B หรือ B ก่อน A — เป็นลำดับสาเหตุที่ไม่แน่นอน ในสาขาแรก A ทำให้เกิดอิทธิพล B ในแง่ที่ว่าถ้า A ไม่เกิดขึ้น อินพุตและเอาต์พุตของ B จะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ในทำนองเดียวกัน ในสาขาที่สอง B ทำให้เกิดอิทธิพลต่อ A โดยที่กระบวนการหลังไม่สามารถเกิดขึ้นได้อย่างอื่น
หลังจากเหตุการณ์เชิงสาเหตุทางเลือกเหล่านี้ได้เกิดขึ้น ตัวแยกลำแสงอีกตัวจะรวมโฟตอนทั้งสองรุ่นเข้าด้วยกัน การวัดโพลาไรเซชันของมัน (และโฟตอนอื่นๆ อีกมาก) ให้ผลการแพร่กระจายทางสถิติ
Brukner และผู้ทำงานร่วมกันสองคนได้คิดค้นวิธีทดสอบเชิงปริมาณว่าโฟตอนเหล่านี้กำลังประสบกับลำดับสาเหตุที่ไม่แน่นอนหรือไม่ ในปี 2555 นักวิจัยได้คำนวณเพดานว่าผลโพลาไรซ์มีความสัมพันธ์ทางสถิติกับการหมุนที่ A และ B ได้อย่างไร หากการหมุนเกิดขึ้นในลำดับสาเหตุคงที่ หากค่ามากกว่า “ความไม่เท่าเทียมกันเชิงสาเหตุ” นี้ อิทธิพลเชิงสาเหตุจะต้องไปในทั้งสองทิศทาง ลำดับสาเหตุจะต้องไม่มีกำหนด
“แนวคิดเรื่องความไม่เท่าเทียมกันของสาเหตุนั้นเจ๋งจริง ๆ และผู้คนจำนวนมากตัดสินใจกระโดดลงสนาม” รูบิโนผู้ซึ่งกระโดดเข้ามาในปี 2558 กล่าว เธอและเพื่อนร่วมงานได้สาธิตสถานที่สำคัญของสวิตช์ควอนตัมในปี 2560 ที่ได้ผล ประมาณเหมือนข้างบน โดยใช้การทดสอบที่ง่ายกว่าซึ่งออกแบบโดย Brukner และบริษัท พวกเขายืนยันว่าลำดับสาเหตุไม่มีกำหนด
ความสนใจหันไปหาสิ่งที่สามารถทำได้ด้วยความไม่มีกำหนด Chiribella และผู้เขียนร่วมแย้งว่าสามารถส่งข้อมูลเพิ่มเติมผ่านช่องสัญญาณที่มีเสียงดังเมื่อส่งผ่านช่องสัญญาณในลำดับที่ไม่แน่นอน นักทดลองที่มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์และที่อื่นๆ ได้แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบด้านการสื่อสารตั้งแต่นั้นมา

slot

Jian-Wei Pan จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีนในเหอเฟย ได้สาธิตให้เห็นในปี 2019 ว่า ทั้งสองฝ่ายสามารถเปรียบเทียบสตริงที่ยาวของบิตได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อส่งบิตในทั้งสอง ทิศทางในครั้งเดียวมากกว่าในลำดับสาเหตุที่แน่นอน — ข้อได้เปรียบที่เสนอโดย Brukner และผู้เขียนร่วมในปี 2559 กลุ่มอื่นในเหอเฟยรายงานเมื่อเดือนมกราคมว่าในขณะที่เครื่องยนต์มักต้องการอ่างเก็บน้ำร้อนและเย็นเพื่อทำงาน โดยมีสวิตช์ควอนตัม สามารถดึงความร้อนออกจากอ่างเก็บน้ำที่มีอุณหภูมิเท่ากันได้ ซึ่งเป็นการใช้งานที่น่าประหลาดใจเมื่อปีก่อนโดยนักทฤษฎีของอ็อกซ์ฟอร์ด

Posted in Slot | Tagged , , | Comments Off on Quantum Mischief เขียนกฎแห่งเหตุและผลใหม่