Доказали необратимость квантовой запутанности
Физики показали, что операции над квантовыми системами, в которых не генерируется дополнительная квантовая запутанность вдобавок к уже имеющейся в системе, в общем случае являются необратимыми. Это означает, что, вопреки ранее имевшимся догадкам, для квантовой запутанности нельзя постулировать общий закон по аналогии со вторым законом термодинамики о существовании энтропии и ее неубывании в адиабатических процессах. Результаты опубликованы в Nature Physics.
Термодинамика, как и всякая физическая теория, строится на основе нескольких эмпирических постулатов. Одним из таких постулатов выступает закон неубывания энтропии (он же второй закон термодинамики) — утверждается, что всегда можно ввести такую универсальную функцию состояния физической системы — энтропию, что во всех реальных адиабатических процессах (то есть без обмена энергией с окружающей средой) эта функция будет либо возрастать, либо не изменяться. Это довольно сильное утверждение: для любых систем и процессов появляется направление эволюции во времени — от состояния с меньшей энтропией к состоянию с большей энтропией. Именно этим объясняется, например, что если вы проткнете иголкой надутый шарик, то воздух из него начнет выдуваться наружу, а не втягивается внутрь. Равенство же энтропии в двух различных состояниях означает обратимость процесса перехода от одного состояния к другому.
При изучении процессов, связанных с квантовой запутанностью (ситуацией, когда состояния отдельных частиц в группе не могут быть описаны независимо друг от друга, и корректно говорить лишь об общем многочастичном состоянии — подробнее об этом и базовых понятиях квантовой теории можно прочитать в материале «Квантовые технологии»), выяснилось, что в рамках некоторых допущений можно ввести схожую с энтропией функцию — «энтропию запутанности» квантового состояния. Для ряда задач удалось доказать, что равенство энтропий запутанности — критерий обратимости операций, переводящих одно запутанное состояние в другое. До недавнего времени считалось, что это может быть указанием на фундаментальную аналогию между квантовой теорией и термодинамикой — теоретики пытались придумать или опровергнуть существование энтропии запутанности и закона ее неубывания в общем случае. Работа под авторством Людовико Лами (Ludovico Lami) из Ульмского института теоретической физики и Бартоша Регула (Bartosz Regula) из Токийского университета, кажется, ставит точку этом в вопросе и исключает фундаментальную аналогию между устройством квантовой запутанности и вторым законом термодинамики.
Чтобы обосновать это, авторы теоретически рассмотрели задачу, в которой две стороны (условно именуемые Алиса и Боб) имеют доступ к двум подсистемам (каждый — к своей подсистеме) запутанного квантового состояния и обладают большим числом идентичных копий этого состояния. При этом Алиса и Боб стремятся преобразовать исходный набор состояний в набор из как можно большего числа копий заранее оговоренного конечного состояния (вообще говоря, с погрешностью — отклонением реально получившихся конечных состояний от оговоренного образца, но с условием, чтобы в пределе бесконечного числа исходных состояний реально получившиеся конечные состояния не отличались от желаемых).
Кроме того, исследователи потребовали, чтобы при преобразованиях в системе не генерировалась новая запутанность в добавок к уже имеющейся (по аналогии с тем, как в адиабатических переходах в термодинамике в систему извне не поступает теплота) — для этого они рассмотрели только такие операторы преобразований, которые копии исходных сепарабельных (то есть не запутанных, состоящих из двух полностью независимых подсистем) состояний превращают только в другие сепарабельные.
В качестве меры качества преобразования копий исходного состояния в копии желаемого ученые, следуя предыдущими работам, ввели коэффициент трансформации — отношение количества полученных асимптотически идеальных копий желаемого состояния к количеству исходных копий в пределе бесконечно большого числа исходных копий. Критерий обратимости преобразования начального состояния в конечное, таким образом, сводится к тому, что произведение коэффициентов трансформации прямого и обратного преобразования равно единице. Например, если из очень большого количества копий состояния p удастся получить в полтора раза меньше копий состояния w, а при смене ролей из очень большого количества копий состояния w — в полтора раза больше копий состояния p, то переход между состояниями p и w обратим.
При этом, как отмечают авторы, чтобы доказать или опровергнуть обратимость операций над запутанностью, не обязательно рассматривать все возможные комбинации исходных и конечных состояний p и w. Достаточно зафиксировать некоторое эталонное w, которое будет определять уровень отсчета меры качества, и для любого состояния p определить две величины: коэффициент трансформации из p в это w (в терминах авторов передаваемую запутанность состояния p), и величину, обратную коэффициенту трансформации из w в p (стоимость запутывания p). Тогда если окажется, что для всех p передаваемая запутанность равна стоимости запутанности, то переходы между запутанными системами посредством операций, не генерирующих новую запутанность, в общем случае обратимы, а если найдется хотя бы одно p, для которого стоимость запутывания не совпадает с передаваемой запутанностью — то говорить о глобальной обратимости уже нельзя.
В качестве эталонного фиксированного состояния w физики для удобства использовали максимально запутанное состояние двух кубитов — то есть такое, в котором при наблюдении каждого отдельного кубита вероятность наблюдать его в состояниях |0> и |1> одинаковы. Оказалось, что существует состояние двух кутритов, для которого стоимость запутывания по выбранному w превосходит передаваемую запутанность — то есть если брать ансамбль таких состояний кутритов и получать из него кубитные состояния, а потом из кубитных снова получать кутритные, то по итогам такого цикла кутритных копий окажется заведомо меньше, чем было изначально, при любых не вносящих новую запутанность операциях. Более того, оказалось, что для этой пары состояний обратимость нарушается даже если рассматривать более широкий класс операций — разрешить операторам преобразовывать исходно не запутанные состояния в ограниченно запутанные так, чтобы с ростом числа копий исходных систем мера запутанности набора конечных состояний росла не быстрее, чем экспоненциально.
Таким образом, на обнаруженном примере исследователи показали необратимость операций над запутанностью и тем самым исключили строгую фундаментальную аналогию со вторым законом термодинамики (но, разумеется, не возможность пользоваться такой аналогией в ограниченном наборе задач, которая уже была обоснована ранее). Кроме того, результаты указывают на то, что для обратимости нужно генерировать макроскопические (по меньшей мере экспоненциально растущие с ростом числа копий начальной системы) количества запутанности в ходе преобразований, однако, как отмечают сами авторы, это может зависеть от выбора меры запутанности.
Источник
Последние аномальные новости

Астрология на пике невероятной популярности

Вымер, но не исчез. Тилацин продолжает очаровывать

Гид по дому с привидениями столкнулась с призраками

Демоническая одержимость и образованный психиатр

Жуткие места с привидениями в Японии

ИИ ChatGPT может быть использован для дезинформации и кибератак

ИИ ChatGPT помог написать сценарий мультсериала Южный Парк

Когда реальность начинает меняться

Кровавый бунт и тюремные призраки

Невероятный солнечный торнадо

НЛО в небе над Улан-Удэ

НЛО могут быть межпространственными нарушителями

НЛО над Исакогоркой

Пять теорий о черных дырах, которые поразят вас

Разум преступников контролируется инопланетянами

Россию спасет женщина

Создание квантовых материалов для электроники будущего

Странное исчезновение Эй Джей Бро

Шесть астероидов, которые вот-вот врежутся в Землю

Экзолуны могут удерживать жидкую воду

Ювелирные изделия для мужчин

Гениальная девочка имеет IQ выше, чем у Стивена Хокинга

Действующие вулканы Венеры

Живописный городок оккупировали огромные крысы

За похищенными наблюдают спецслужбы

Истории жителей Бурятии о мистических явлениях

Истории о загадочных маленьких людях

Кладбище инопланетян нашли в Китае

Морское чудовище потопило немецкую подводную лодку

Некоторые НЛО могут бросать вызов науке

НЛО заметили в небе над Восточным Ланкаширом

Пластиковые камни нашли на необитаемом острове

Попасть в сознание похищенного - дико, но увлекательно

Почему пророки предрекают России светлое будущее

Предсказания Джуны на 2023 год

Спутники Маска портят статистику наблюдений НЛО

Страшные истории от пользователей Reddit

Тайна каменных дисков Дропа

Тайное и зловещее общество, жертвоприношения и оборотни

Треугольные НЛО обладают собственным разумом

Экзолуны могут уничтожать инопланетную жизнь

Два НЛО замечены над Невадой

Добро пожаловать в Розуэлл

За кулисами Филадельфийского эксперимента

Инопланетные артефакты на дне моря

Как попасть в этот странный, паранормальный, сверхъестественный мир

Какие странные объекты видели в космосе советские космонавты

Корабль пришельцев, запечатленный телескопом Джеймса Уэбба

Магия древних каменных кругов Великобритании

Месмеризм, контроль над разумом и загадочные преступления

Настоящие кадры с НЛО, записанные ВМС США

Национальный центр исторических записей о НЛО

Почему инопланетяне могут не так сильно отличаться от нас

Раскрытие феномена НЛО в Декстере и Хиллсдейле

Самые умные люди Британии привлекаются для поиска инопланетян

Странный феномен наблюдений НЛО в Висконсине

Таинственные увечья и аномальные животные

Три сообщения об НЛО в небе над Калифорнией

Управляемая сфера замечена над Словакией

Уфолог пожертвовал свою коллекцию файлов о НЛО

ФБР публикует досье на журналиста Дэнни Касоларо

Бетон из марсианского грунта будет вдвое прочнее обычного

Бывший летчик призывает к расследованию НЛО

Влияние пандемии CovID-19 на сообщения об НЛО

Жизнь может существовать у красных карликов

История о солдатах, погибших от столкновений с НЛО

Исходный код ИИ GPT-4 закрыли

Компания Rolls-Royce будет строить ядерные реакторы на Луне

Корпорация Microsoft оправдала склонность ИИ к вранью

Люди в черном скрыли крушение НЛО в Миссури

Мегалодон все еще плавает в глубинах океана

Миссия на Титан, может выявить химию, ведущую к жизни

НАСА показало карту залежей воды на Луне

НЛО бросают вызов законам физики

Приз за расшифровку свитков Геркуланума

Проверка фактов. НЛО над Висконсином

Флот воздушных шаров поможет найти жизнь на Венере

Химики синтезировали материал с необычными свойствами

Храм друидов в Йоркшире

Шпионские шары заставили людей вспомнить о НЛО

Я верю в НЛО

Замок в двери. Когда нужно заменить

Астролог рассказала о появлении нового лидера человечества

Базовый корабль инопланетян рассылает зонды

Будущее влияет на прошлое

Города-призраки. Легенды или неудавшийся проект спецслужб

Готовы ли дети есть насекомых

Загадочная кошка-лиса признана уникальным видом

Злобный и агрессивный полтергейст Понтефракта

Зоны терминаторов на экзопланетах могут поддерживать жизнь

Китайцы первыми выяснят, одиноки ли мы во Вселенной

Найден новый способ поиска внеземной жизни

Новая версия ChatGPT GPT-4 уже успела обмануть человека

Облака в форме НЛО появились над обсерваторией Кека

Подлинная история Стоунхенджа

Познакомьтесь с ИИ-ведущей новостей Китая

Почему тысячи людей считают себя инопланетянами

Предсказания о России

Проект добычи ценных металлов с помощью микроорганизмов

Три НЛО прячутся в облаках над Сан-Антонио

Файлы ВМС США о НЛО случайно обнародованы

Черная тень убила 29 овец в индийской деревне

Венера проявляет вулканическую активность

Водяной лед присутствует в низких широтах Марса

Годовщина загадочных огней Феникса

Дементора заметили в небе над Сиднеем

Дух напал на охотника за привидениями

Зонд НАСА обновляет науку с края Солнечной системы

ИИ ChatGPT может составлять судебные иски одним щелчком мыши

ИИ Google сможет точно отвечать на медицинские вопросы

ИИ помог создать вакцину от всех штаммов коронавируса

Инцидент с НЛО в Розуэлле. Сокрытие или обман

Лунные астронавты будут носить более изящные скафандры

Люди Звездного семени верят, что они инопланетяне

Люди станут бессмертными уже в 2029 году

Наша Вселенная одна из многих

Откуда на Земле появилась вода

Пентагон ввел в заблуждение Конгресс США

Приспособлена ли Вселенная для жизни

Сколько воды может быть скрыто под поверхностью экзопланет

Спутниковые ионные двигатели на воде испытали в космосе

Таинственный синий НЛО замечен над побережьем Девона

Монтажная пена. Виды, критерии выбора и преимущества

Астероид-убийца не столкнется с Землей в 2046 году

Атмосфера и океан обнаружены на экзонептуне

Высокоманевренные НЛО бросают вызов современной физике

Зверинец лунных разведывательных ботов

Исследователь решил почти 60-летнюю дилемму теории игр

Какие фантастические твари объединяли Южную Сибирь и Китай

Китайские ученые вырастили рогатых мышей

Люди и машины станут одним целым

Моделирование квантовой химии на квантовом компьютере

Нашли гробницу римского колдуна

НЛО нарушают законы физики

Океанские течения влияют на вращение ледяной коры Европы

Призрак девушки преследовал своего убийцу

Причудливые образования на южном полюсе Марса

Смогли бы мы пережить Зомби-апокалипсис

Созданы чипы, которые можно установить на зуб для контроля

Точные симуляции дают представление о структуре вселенной

Человек, увидевший треугольный НЛО, стал уфологом

Этика в сфере ИИ не в приоритете у Microsoft

Юридическая фирма подала в суд на робота-юриста

Президент Кубы Мигель Марио Диас-Канель Бермудес

Вертолет летит на Титан

Загадка призрачного близнеца Эмили Сейджи

ИИ ChatGPT - толчок, необходимый высшему образованию

ИИ ChatGPT может помочь мошенникам писать идеальные письма

ИИ меняет представление о металлоорганических каркасах

ИИ может улучшить обнаружение белков

Квантовый прорыв прокладывает путь к экспериментальной червоточине

Краткая история британского метеорита Винчкомб

Можно ли предсказать космические столкновения

Новая версия ChatGPT-4 выйдет на этой неделе

Обнаружили усыхающий мини-нептун

ООН обсуждает вопрос о принятии правил космического движения

Оруэлловская система распознавания лиц уже внедрена

Программа высокочастотных активных исследований полярных сияний

Разгадка тайны снежного человека

Робот-гуманоид готовится к футбольному турниру

Сидик Афган рассчитал дату самого страшного дня

Составили рецепт космического салата

Технологии из сериала 'Черное зеркало' ставшие реальностью

Шаг к определению структуры железа в центре Земли

Инженерные изыскания. Зачем нужны и как проводятся

Аномальная зона в графстве Стаффордшир

Астролог рассказала, что произойдет с Россией

ИИ извинился за то, что уничтожил человечество

Инопланетянин засунул свою клешню в обьектив марсохода

Как гадать в Вербное воскресенье

Коллекция шотландских монстров

Маг раскрыл тайну аномалий озера Байкал

Насколько реалистично в фильмах показаны звездолеты

НЛО вели себя не совсем обычным образом

НЛО замечено над Лимассолом

НЛО запечатлели на видео в Астрахани

НЛО и летающие треугольники

НЛО могут взаимодействовать с человеческими мыслями

Обнаружили древнейший медальон, посвященный Тору

Озерного монстра пытались найти в Патагонии

Призрака сняли на шоссе в Аризоне

Расшифровано предсказание Матроны Московской

Рэй Стэнфорд и Чарльз Хиксон видели НЛО

Семена запустили в космос, чтобы получить растения-мутанты

Шары-шпионы вскрыли проблему НЛО

Горячие точки НЛО в Великобритании определены полицейскими

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика