Ајнштајн је мрзео заплетање – и пет других квантних митова

Куантум механика је неупитно снажна и успешна теорија – до сада, сва његова предвиђања су одржала и научници могу да изграде моћне технологије на основу ње. Ипак, разумевање онога што нам говори о природи стварности и како доживљавамо да је доказано шкакљиво. Физичари и филозофи су се бавили једним веком веком, пеглању неких од раних нејасноћа, али неки концептуални проблеми остају. А не интуитивна природа квантне физике чини је плодном основу за неспоразуме. Овде шест физичара истражује порекло раширених митова о квантној историји, теорији и апликацијама.

Мариа Вионтарис: Да ли је могуће квантна физика направљена на време путовања?

Ако сте пратили квантно-научне најаве у последњих неколико година, можда ћете помислити да су експерименти у време успели да пошаљу квантне честице на време. Али упркос интригантним теоријским приједлозима и експерименталним студијама, које још није постигнуто (још).

Идеја се ослања на искориштавање квантних ‘временских петље’ – хипотетички преокрет у свемирском времену која омогућавају честицу или било шта друго, да изађе из петље раније него када је ушло. Ове петље могу постојати у свемиру, на пример, на пример проморнице.

Век квантне физике

Недавни предлози заснивали су се на квантном телепортацији кубита, у којима се држава кубита преноси са једне локације у другу, без да се физички креће између њих. То се може учинити коришћењем заплетеног пара кубита, један на свакој локацији.

Међутим, како би се избегло кршење основних принципа, попут бржег комуникације, квантна телепортација, може бити успешна у већини четвртина времена. За остатак пријемник мора да исправи своју телепортирану кубит користећи информације од пошиљаоца. Али истраживачи гледају у алтернативни приступ, у којем одбацују ове неуспеле случајеве, чувајући само успешан четвртину.

Ова селективна верзија телепортације предложена је као модел за квантни универзум који омогућава путовање временом. Такав универзум би могао да има законе физике који аутоматски одбацују било који парадоксални исход који произилази из нечега што је промјена прошлости. Слиједећи сличан протокол, али уместо тога, умјесто тога ручно одбацују одређене исходе мерења, истраживачи су постигли квантну предност у области метрологије (наука о прецизним мерењима).

Експериментални резултати изгледају идентично онима који ће доћи из петље у реалном времену, али понашање је пројектовано од квантног заплетања. Дакле, нико још није послао честицу до прошлости још до прошлости. Али општа теорија релативности омогућава временски пут и квантни модели дају обећавајуће начине да реше своје парадокса. Куантум механика, дакле, још увек би могла да направи времена путовања – али морам да прочитам папир који је послао из будућности да будем сигуран.

Естелле Инацк: Цан Куантум Цомпутерс гарантују бржи прорачуни?

Обећање о квантним рачунарима и њиховим способностима да реше мноштво интензивних рачунарских проблема – од начина на који квантно понашање електрона утиче на хемијске реакције на оптимизацију рута у логистици – подстакнула је процватску индустрију која привлачи милијарду долара уновчања уновчења уновчења. Како је узбуђење одрасла, па има неспоразум о томе како функционишу квантни рачунари, зашто су потенцијално толико моћне и брзо у изради израчуна и која би могла бити њихова ограничења. Једна је ствар имати квантни рачунар, али други за извлачење исправног одговора на сложени израчун из њега. И неће једноставно убрзати сваку постојећу апликацију – вероватно нећемо требати „квантна реч“ или „квантни зум“. Уместо тога, они су обећавајући алати за истраживање веома сложених система.

Понекад се каже да квантни уређаји нуде снагу и брзину ослањајући се на квантне битове (кубите) који су истовремено и 0 и 1; Супротно томе, класични битови су или 0 или 1. Ово је погрешно. Шта се уместо тога догађа је да у суперпозицији 0 и 1 класичних држава 0 и 1. И сваки пут када се преузме мерење, има вероватноћу да се мери као 0 или 1.

Да ли је универзум могао бити џиновски квантни рачунар?

Приликом стављања много кубита заједно, рецимо Н од њих, да формирају квантни рачунар, њихова квантна суперпозиција обухвата исти математички простор као 2^Н Класичне битове; То се често назива квантној паралелизму са експоненцијалним брзинама. Када се изврши квантно рачунање, систем излази једну јединствену државу од оних 2^Н Могући.

Рачунање се мора поновити више пута (иако мање од 2^Н времена, што би било немогуће када Н је велика) изградити вероватноћу сликовне слике система: исход са највећом вероватноћом даје вам тачан одговор. Ова режијска глава могла би смањити предности квантних рачунара преко класичних рачунара. Алгоритами који повећавају вероватноћу добијања исправних (највероватнијих) исхода из сваког израчуна су пресудни.

Друго ограничење квантних рачунара је да су квантне државе веома крхке и морају бити заштићене од интеракција са својим окружењем, што их може пореметити. Истраживачи истражују паметне начине да то ураде путем алгоритама ублажавања грешака.

Стога су квантни рачунари заиста моћне машине које се ослањају на квантно суперпозицију и паралелизам – али иновације у алгоритмима, хардверу и софтверу су такође потребне да искористе свој пуни потенцијал.

Сабине Хоссенфелдер: Да ли је Ајнштајн одбацио идеју о заплете?

Можда сте чули да је оно што је Алберт Ајнштајн називао „сабласно деловањем на даљини“ технички познат као „заплетање“ и да је инсистирао на томе да заплетање не може постојати. Нити истина није истина.

Цитат ‘Спооки Ацтион’ је директан превод немачке фразе Спукхафте Фернвиркунгкоји је Ајнштајн написао у писму 1947. године да се родио мак колеге. Мислио је на идеју која га је дуго заинтригирала – како тумачити процес мерења у квантној механици, коју је раније описао као ослањајући се на „осебујни механизам деловања на удаљености“ (Г. Бацциагалуппи и А. Валентини Препринт на Аркиву ХТТПС: //Дои.орг / П.).

Математички, процес мерења у квантној механици је тренутан. Реците да желите да измерите положај честица. Пре него што то учините, једнаџбе омогућавају да честица буде у исто време у више места. Међутим, посматрајте или мерите и одједном је на само једном месту.

Не верујте да је хипе – квантна техника још увек не може да реши проблеме са стварним светским

Ово питање стварности очигледно се изненада остварује ван неизвесности када посматрате да је то познато као проблем мерења. Ажурирање се дешава брже од светлости, наизглед кршењу Еинстеинове посебне теорије релативности, што каже да ниједан сигнал не може да пређе брзину светлости. Наравно, Ајнштајн то није допало. Зато је, заједно са физичарима Борис Подолски и Натхан Росен, Еинстеин, тврдио 1935. године да квантна механика мора бити „непотпуна“ теорија (А. Еинстеин) Ет ал. Пхис. Рев. 47777; 1935.), у којем је мерење само пробабилистички опис основне физичке стварности.

Исте године, Ервин Сцхродингер је извео термин „заплетање“ да опише корелацију између два или више објеката о томе који има непотпуно знање. Можете, на пример, имати две честице, једну са леве стране и један са десне стране, који свако може имати државу (обично физичари сматрају да је и имање „Спинс“, али то би могло бити нешто друго, као што је +1 или -1 -1, а обе вредности се морају додати до 0. Дакле, и она на десној страни.

У експерименту, можете пребацити спин једне честице, рецимо леви, чак и без да знате шта је то. Ако је то било -1, сада је +1; Ако је то било +1, то је сада -1. Ако то учините, шта се дешава са честитком са десне стране? Ништа. Друга сама честица се није променила, а две честице су и даље заплетене – само корелација између њих се променила. Променили сте систем заплетеног у различит, и заплетен систем. У заплењивање „не постоји“ сабласна акција „, без размене информација које је брже од брзине светлости.

Мислим да је разлог зашто чак и неки физичари ово помешају је да су у свом 1935. години, Ајнштајн, Подолски и Росен користили оно што сада називамо „заплетеним честицама“ да илуструју проблем са тренутним ажурирањем система на мерењу. Два концепта – мерење и заплетање – постало је заплетено, тако да говорим.

Ајнштајн никада није тврдио да је заплетање или сам квантна физика погрешна. Оно што је учинио било је питање физичке интерпретације мерења: чини се да квантни систем постоји у неколико могућих подземних стања, али ажурира се на другачију државу чим га посматрате. То је питање које још увек није решено.

Норма Санцхез: Да ли је општа релативност непомирљива са квантном физиком?

Физичари су осмислили две велике теорије да разумеју стварност. Општа теорија релативности доминира како се ствари дешавају на великим вагама, попут широм космоса. Квантна механика, у међувремену, покрива снаге или мањим силама на атом. Многи физичари се прекривају да се никада не могу помирити – иако немамо стварне назнаке да то није могуће. У последњих неколико година, напредак и потенцијал за нова запажања, као што су гравитационе таласе, надам се да нам неће требати потпуно нова теорија да обухвата оба.

У свом тренутном облику ове теорије производе слике које су у потпуности причешће једна са другом, непрактичном или неразумљивом. На пример, гравитација је, на пример, општа теорија релативности као закривљености простора-времена у присуству огромних тела. Али зато што овај формализам сматра да ће честице имати не-нулту масу концентрисану на једну тачку (са нултом волумом), пратећи га на субатомске ваге направиле би гравитацију бесконачно, што нема смисла.

„Куантум“ принцип који каже зашто су атоми као и они

Било је много покушаја помирења два оквира. Једна је теорија стринг – у којој се честице и снаге настају из вибрација ситних једнодимензионалних ‘низова’. Али ова теорија је наишла на проблеме: не објашњава посматрано ширење универзума, или његову структуру, и ниједан директан експерименти су га подржали. Остали приступи који почињу класичном гравитацијом и покушавају да „квантизирају“ није успела.