Ako by stolový experiment mohol otestovať základ reality

Diagram v hornej časti obrázka cloudu

Diagram v hornej časti obrázka clouduZdroj foto: Unsplash



Tu je zaujímavý myšlienkový experiment. Predstavte si oblak kvantových častíc, ktoré sú zapletené – inými slovami, zdieľajú rovnakú kvantovú existenciu. Správanie týchto častíc je chaotické. Cieľom tohto experimentu je poslať kvantovú správu cez túto sadu častíc. Takže správa musí byť odoslaná na jednu stranu cloudu a potom extrahovaná z druhej.

Prvým krokom je teda rozdelenie oblaku do stredu tak, aby častice naľavo bolo možné ovládať oddelene od častíc napravo. Ďalším krokom je vstreknutie správy do ľavej časti oblaku, kde ju chaotické správanie častíc rýchlo zašifruje.





v programe výcviku astronautov

Dá sa vôbec takáto správa dešifrovať?

V novom článku Adam Brown z Google v Kalifornii a množstvo kolegov vrátane Leonarda Susskinda zo Stanfordskej univerzity, otca teórie strún, presne diskutuje o tom, ako sa dá takáto správa prekvapivo znovu objaviť.

Prekvapením je, čo sa stane potom, hovoria. Po období, v ktorom sa správa javí ako dôkladne zakódovaná, sa náhle dešifruje a znova sa spojí v bode ďaleko od miesta, kde bola pôvodne vložená. Signál sa nečakane preostril, bez toho, aby bolo vôbec zrejmé, čo to bolo, čo fungovalo ako šošovka, hovoria.



Skutočne mimoriadna vec, na ktorú poukazujú, je, že takýto experiment vrhá svetlo na jednu z najhlbších záhad vesmíru: kvantovú povahu gravitácie a časopriestoru.

Najprv nejaké vysvetlenie pozadia. Kľúč k pochopeniu tohto myšlienkového experimentu spočíva v povahe vznikajúcich javov. Brown a spol. hovoria, že kvantové systémy môžu zobrazovať vznikajúce javy rovnakým spôsobom ako bežné systémy.

Napríklad, keď sa dvaja ľudia medzi sebou rozprávajú, jav je ťažko pochopiteľný z hľadiska modelovania každej jednotlivej molekuly vo vzduchu. Miestnosť, v ktorej sa rozprávajú, môže obsahovať miliardu miliárd miliárd molekúl, pričom každá z nich naráža na druhú každú desatinu nanosekundy.

Rozhovor aj tak pokračuje. Komunikácia je možná aj napriek chaosu, pretože systém má aj tak vznikajúce kolektívne módy – zvukové vlny – ktoré sa správajú usporiadaným spôsobom, píšu Brown a jeho kolegovia.



Podobný jav funguje na kvantovej úrovni. A práve tento vznikajúci fenomén, tvrdí Brown a jeho kolegovia, presmeruje kvantovú správu v predchádzajúcom príklade.

Keď sú kvantové efekty dôležité, zložité vzorce zapletenia môžu spôsobiť vznik kvalitatívne nových druhov vznikajúcich kolektívnych javov, píšu. Jedným extrémnym príkladom tohto druhu vzniku je práve holografické generovanie časopriestoru a gravitácie zo zapletenia, zložitosti a chaosu.

Preto je tento myšlienkový experiment predmetom takého záujmu. Umožňuje fyzikom premýšľať o jednoduchom príklade vznikajúceho kvantového javu a o tom, ako by ho mohli vytvoriť a otestovať v laboratóriu.

Ako by teda mohli pristúpiť k takémuto experimentu? Brown a spol. tvrdia, že existuje niekoľko spôsobov, ako k tomu pristupovať. Prvým krokom je vytvorenie súboru zapletených kvantových stavov, ktoré sa potom dajú rozdeliť do dvoch súborov, s ktorými sa bude zaobchádzať samostatne.

Jedným zo spôsobov, ako to urobiť, je vytvoriť kolekciu zapletených párov známych ako Bell pairs. Brown a spol. poznamenávajú, že tieto páry už boli vytvorené pomocou atómov rubídia a so zachytenými iónmi.

Ďalším krokom je vloženie kvantovej informácie do jednej polovice týchto kvantových stavov. Posledným krokom je riadenie kvantovej evolúcie druhej polovice kvantových stavov spôsobom, ktorý umožní, aby sa správa znovu objavila.

To nie je jednoduché .

Boli však už uskutočnené experimenty, ktoré dosahujú takéto kvantové skramblovanie, pri ktorom sa informácie šíria po celom kvantovom systéme a následne sa získavajú. Predovšetkým skupina na University of Maryland, College Park, spolu so spolupracovníkmi na University of California, Berkeley a Perimeter Institute of Theoretical Physics vo Waterloo, Ontario, publikovali papier v prírode v marci 2019 opisujúc ich úspešnú snahu urobiť práve to.

predkov dna 26 oblastí

Použili kvantový počítač obsahujúci reťazec deviatich iónov ytterbia, ktoré sú chladené lasermi, pričom sú držané v rádiofrekvenčnej pasci. Výskumníci z UMD implementovali sedem-qubitový obvod v stredných siedmich z deviatich iónov. Prvý qubit bol zašifrovaný do troch párov qubitov, čím sa informácie, ktoré obsahoval, rozšírili do celkovo šiestich qubitov (jeden z nich bol pôvodný qubit). Potom zmerali siedmy qubit, ktorý bol spárovaný so šiestym qubitom. S vernosťou asi 80% sa zistilo, že siedmy qubit je v kvantovom stave nerozoznateľnom od pôvodného prvého qubitu.

hovoriť s gpt-3

Interpretácia tohto výsledku nie je jednoduchá, avšak skupina vykonala niekoľko kontrolných experimentov, ktoré z technických dôvodov príliš rafinovaných na to, aby ich tu bolo možné vysvetliť, potvrdili ich tvrdenie, že informácie pôvodne zakódované iba v prvom qubite boli skutočne delokalizované v celom systéme.

Teleportáciu vyvolanú kódovaním pozorovanú v našom experimente možno prehodnotiť ako simuláciu šírenia informácií cez priechodnú červiu dieru, ktorá spája pár čiernych dier, poznamenáva časopis Nature.

Takéto experimenty naznačujú množstvo vzrušujúcich možností. Schopnosť hrať sa s analógmi vznikajúcej formy časopriestoru umožňuje testovať určité predstavy o kvantovej gravitácii.

Brown a spol sú zjavne nadšení. Píšu: Technológia na riadenie zložitých kvantových systémov s mnohými telesami rýchlo napreduje a zdá sa, že sme na úsvite novej éry vo fyzike – štúdia kvantovej gravitácie v laboratóriu.

Ref: arxiv.org/abs/1911.06314 : Kvantová gravitácia v laboratóriu: Teleportácia podľa veľkosti a priechodné červie diery.


Oprava: 14. januára 2020

Tento príbeh pôvodne povedal: Pointa je, že tento druh experimentu presahuje stav súčasného kvantového umenia. Ale mohlo by to byť možné v najbližších rokoch vzhľadom na rýchlosť, akou fyzici rozvíjajú svoje kvantové schopnosti. Toto tvrdenie bolo nesprávne. Text bol upravený tak, aby odrážal a experiment so zachyteným iónom hlásené vo vydaní Nature zo 6. marca 2019, ktoré vykonáva presne ten druh kódovania, teleportácie a dekódovania, o ktorom sa diskutovalo.

Tento príbeh bol oproti pôvodnej verzii ďalej upravený, aby odrážal skutočnosť, že hoci článok Browna a kol. publikované 14. novembra 2019, je určite podnetné, nie je to prvý dokument, ktorý naznačuje, že experimenty s kvantovými počítačmi na stole môžu byť užitočným a zaujímavým spôsobom, ako získať prehľad o kvantovej gravitácii.

Tento príbeh bol tiež celý upravený kvôli prehľadnosti.

MIT Technology Review ľutuje chyby.

skryť

Skutočné Technológie

Kategórie

Nezaradené Do Kategórie

Technológie

Biotechnológia

Technická Politika

Zmena Podnebia

Ľudia A Technika

Silicon Valley

Výpočtový

Magazín Mit News

Umela Inteligencia

Priestor

Inteligentné Mestá

Blockchain

Celovečerný Príbeh

Profil Absolventov

Spojenie Absolventov

Funkcia Mit News

1865

Môj Názor

77 Mass Ave

Zoznámte Sa S Autorom

Profily Vo Štedrosti

Videné Na Akademickej Pôde

Listy Absolventov

Správy

Voľby 2020

S Indexom

Pod Kupolou

Požiarna Hadica

Nekonečné Príbehy

Pandemický Technologický Projekt

Od Prezidenta

Titulný Príbeh

Fotogaléria

Odporúčaná