Шифрование квантовой информации в открытых системах
В последние годы физики пытались лучше понять, как квантовая информация распространяется в системах взаимодействующих частиц — явление, которое часто называют «скремблированием». Скремблирование в закрытых системах, физических системах, которые могут обмениваться энергией только со степенями свободы внутри системы, является характерной чертой хаотической квантовой динамики многих тел. В открытых системах, которые могут обмениваться с окружающей средой как энергией, так и веществом, на скремблирование влияют различные дополнительные факторы, включая шум и ошибки. Хотя эффекты этих дополнительных влияний хорошо документированы и приводят, например, к декогеренции, то, как они влияют на скремблирование, остается плохо изученным. Два исследователя из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) и Гарвардского университета недавно представили новую концепцию, опубликованную в Physical Review Letters, которая дает универсальную картину того, как происходит шифрование информации в открытых квантовых системах.
Их концепция предлагает особенно простую точку зрения на то, как понять и смоделировать распространение ошибок в открытой квантовой системе, и уже может помочь объяснить некоторые ранее загадочные наблюдения, полученные в экспериментах по магнитному резонансу. «Раньше мы с Нормом вместе работали над несколькими проектами, посвященными квантовому шифрованию информации», — рассказал Phys.org Томас Шустер, один из исследователей, проводивших исследование. «Некоторые из наших работ были посвящены тому, как измерить скремблирование, а другие — тому, для чего скремблирование может быть полезно. Во всех этих проектах постоянно возникал естественный вопрос: как скремблирование модифицируется ошибками (то есть «открытой системой») динамика), которые неизбежно возникают в реальных экспериментах? Хотя этот вопрос был явно важным, у нас не было какой-либо удовлетворительной основы для ответа на него». Изучая этот вопрос, Шустер и Яо поняли, что, возможно, было бы полезно рассмотреть ситуацию с экспериментальной точки зрения. В конечном итоге это привело к их недавнему исследованию.
«В динамике открытой системы ошибки возмущают систему, и мы хотели бы знать чувствительность нашего эксперимента к этим возмущениям», — сказал Шустер. «Это говорит о том, что чувствительность эксперимента к ошибкам должна быть связана с тем, как информация шифруется. Основываясь на этой первоначальной идее, мы работали над тем, чтобы сделать связь между ошибками и шифрованием точной, а также проанализировать ее последствия для физических систем и интересующих экспериментов. " Ключевая идея недавнего исследования Шустера и Яо заключается в том, что шифрование информации в открытой системе в некоторой степени не зависит от микроскопической природы самих ошибок. Скорее, все зависит от того, как эти ошибки влияют на так называемое «распределение размеров операторов» — характеристику сложности оператора с течением времени. «Динамика распределения размеров операторов определяет, как точно распространяются ошибки», — объяснил Шустер. «На самом простом уровне это принимает форму двух связанных дифференциальных уравнений. Входные данные в уравнениях — это то, как меняется распределение размеров операторов, а выходные данные можно рассматривать как точный прогноз того, как распространяются ошибки».
Хотя некоторые предыдущие исследования намекали на эту связь, никто до сих пор четко и точно ее не сформулировал. При этом Шустер и Яо обнаружили, что взаимодействие между ошибками и шифрованием имеет гораздо больше нюансов, чем предполагалось ранее. «Еще один новый результат нашей работы заключается в том, что ошибки также изменяют поведение самого шифрования информации», — сказал Шустер. «Это приводит к интересному взаимодействию между ошибками и скремблированием, описываемому уравнениями, упомянутыми выше. Результат этого взаимодействия зависит от природы самой динамики и может использоваться как внутренняя характеристика этой динамики в дополнение к предсказанию различных свойств. экспериментов». Особенно плодотворная основа для применения концепции Шустера и Яо возникает в некоторых экспериментах, в которых используется так называемая «эргодическая» динамика многих тел. Это может быть реализовано и проверено в будущих работах.
«Приятный сюрприз, который мы обнаружили, когда завершали наши результаты, заключается в том, что наша концепция также применима к большому классу экспериментов, называемых «эхо Лошмидта», которые представляли интерес для сообществ, занимающихся ядерным магнитным резонансом (ЯМР) и квантовым хаосом. в течение нескольких десятилетий», — сказал Шустер. «Эхо Лошмидта — это давний мысленный эксперимент в термодинамике, восходящий к Йозефу Лошмидту и основанию термодинамики в 1800-х годах». Хотя экспериментальные методы, связанные с эхом Лошмидта, продолжали совершенствоваться как в экспериментах по квантовому моделированию, так и в исследованиях твердотельного магнитного резонанса, интерпретация этих сигналов, особенно для взаимодействующих гамильтонианов в последнем контексте, по-прежнему остается сложной задачей. «Экспериментаторы подгоняли к своим данным различные функциональные формы (например, гауссианы, экспоненты или сигмоиды), но никогда не имели объяснения, почему конкретный эксперимент следовал одной функциональной форме, а не другой», — сказал Шустер. «В начале 2000-х годов исследователи обнаружили основу для описания эха Лошмидта в квантовых системах с несколькими телами; однако случай систем многих тел остался открытым вопросом. Мы считаем, что наша концепция может дать ответ на этот вопрос. вопрос."
Помимо того, что недавняя работа проливает свет на то, как ошибки распространяются в открытых квантовых системах многих тел, она также предполагает, что данные эхо-экспериментов Лошмидта могут содержать больше информации, чем первоначально кажется на первый взгляд. «Взаимодействие ошибок и динамики распределения размеров операторов определяет функциональную форму эха Лошмидта», — сказал Шустер. «Мы уверены, что это относится и к игрушечным моделям, которые мы можем изучить численно, и в будущей работе мы надеемся предоставить более подробный анализ экспериментальных данных по эхо-сигналу Лошмидта, чтобы подтвердить, что наша модель применима и там. Есть несколько признаки, которые убедительно доказывают, что это так, и я нахожу это весьма интересным». Заглядывая в будущее, Шустер и Яо заинтересованы в применении своей новой концепции к множеству других экспериментов. Они также планируют изучить последствия своих результатов для классического моделирования открытых квантовых систем. «Мы задаемся вопросом, может ли наше понимание распространения информации в этих открытых системах действительно дать представление о том, какие квантовые преимущества можно получить от них», — говорит Яо. «И, с другой стороны, можно ли затем разработать новые алгоритмы для эффективного моделирования открытых квантовых систем».
Источник
Последние аномальные новости

Безумная история об НЛО из 1960-х годов

В одном округе Нью-Джерси видели гораздо больше НЛО

Встреча с НЛО сбила с толку пассажиров самолета

Горячая точка НЛО в Нью-Джерси

Для чего на самом деле используется Зона 51

ИИ устроит человечеству апокалипсис

Крупный британский аэропорт стал горячей точкой НЛО

На Земле существуют передовые технологии инопланетян

Наблюдения НЛО в штате Теннесси

НЛО имеют нечеловеческое происхождение

Новый прицел позволяет видеть пули в полете

Опасность НЛО - это не то, что вы думаете

Пациент Neuralink способен управлять мышью силой мысли

Пилот увидел огромный НЛО во время полета над Мексикой

Поиски собаки-демона в Манчестере

Самый яркий и быстрорастущий квазар

Солнечная система изобилует межзвездными объектами

Техас занимает четвертое место по количеству НЛО

Треугольный корабль завис над озером в Висконсине

Электромобиль отряхивается от снега, как собака

Франшиза Nadotur - отзывы об открытии туристического агентства по франшизе

Болезнь зомби-оленей может перейти на людей

Внутри самой необычной духовной конвенции

Возможность внеземного присутствия

Где может прятаться Планета Х

Древняя форма жизни, скрытая внутри каждого из нас

Как мог выглядеть серийный убийца Джек-Потрошитель

Квантовые темные состояния дают преимущество

Космический юрист объясняет, как можно захватить Марс

НЛО в Нью-Йорке с 2000 года видели тысячи людей

НЛО вызвал безумие в сети

НЛО над Бостоном увидел пилот во время полета

НЛО над Фениксом. Признания оператора службы 911

НЛО-сферы в Канаде имели голубые ореолы

Один округ Нью-Джерси является горячей точкой НЛО

Певец поделился невероятной историей НЛО

Подледная микробная жизнь на Земле и за ее пределами

Подтверждена подлинность лучших кадров НЛО

Проект по сбору образцов с Марса важен

Розуэлльский инцидент когда-то был символом секретности

Уфологические фестивали в 2024 году

Магазин цифровых товаров. Идеальное решение для начинающих предпринимателей с Rents.ws

Впервые вывели донорскую свинью

Гравитационные волны обеспечили нас элементами жизни

Гриб вырос на живой лягушке

Жизнь на Земле могла зародиться из метеоритов

Жизнь на Марсе процветала вблизи вулканов

Жителей Приморского района Петербурга напугал НЛО

Загадка гигантских шимпанзе из Конго

Какой ядерный космический проект России напугал США

Микроскоп может разглядеть отдельные нейроны мозга

НЛО заметили в небе над Бердском

Письменность острова Пасхи признана уникальной

Почему стоит верить в существование инопланетян

Призрак с горящими глазами и ведьма с обожженной рукой

Растения с отредактированным геномом - не ГМО

Роботы показали полную автономность в бытовых задачах

Создали 3D-модель фрагментов Челябинского метеорита

Создана ткань для охлаждающей в жару одежды

Таинственные звери Японии

Тайна жуткой смерти продавщицы книг

Чугунная чашка из Оклахомы, возрастом 300 млн лет

Алмазный НЛО был замечен над Аризоной

Аэропорт Станстед назван горячей точкой НЛО

В Аризоне наблюдается больше НЛО, чем в большей части США

В Ираке видели НЛО-медузу

Внутри британской Зоны 51

Вода на поверхности астероидов поможет найти инопланетян

Возможно найден самолет Амелии Эрхарт

Гольфстрим может остановиться уже в 2025 году

Инопланетное вторжение началось в Китае

Как скоро люди отправятся на Марс

НЛО замечен над Мехико

Новорожденные газовые планеты могут быть плоскими

Округ Харрис лидирует по числу наблюдений НЛО в Техасе

Принц Филипп был очарован инопланетянами

Совместная лаборатория людей и пришельцев

Странные огни сняли в небе над Лас-Вегасом

Три НЛО замечены над Южной Флоридой

Флот НЛО замечен над Китаем

Фотография НЛО опубликована правительством США

Что на самом деле произошло в Розуэлле

Влияние первых звезд на первые галактики

Врачи на Земле впервые управляют роботом на МКС

Два металлических шара в небе над Блэкпулом

Еще один ключ к разгадке природы быстрых радиовсплесков

Зонд вернул вдвое больше обломков астероида Бенну

ИИ-вычисления скоро достигнут скорости света

Инопланетянам придется преодолеть два препятствия

Можем ли мы обнаружить астероид-убийцу

Наземные лазеры могут ускорить звездолеты

НАСА объявила массу образцов доставленных с астероида Бенну

НАСА проливает свет на сильно заряженную лунную пыль

НЛО видели в небе над шотландской деревней

Охота за жизнью на Марсе выходит на новый уровень

Парадоксальные мысли о феномене НЛО

Первые интуитивные машины полетят на Луну

Романтические отношения с инопланетными существами

Солдат находясь при смерти встретил Мрачного Жнеца

Сотни наблюдений возле загадочной авиабазы

Фото НЛО найдены в коллекции Национального архива

Я видел НЛО в два раза больше города

Активный вулканизм и движение коры Марса

В небе над Пермью заметили нечто

Вы видели НЛО в Айдахо

Геотермальная активность на ледяных карликовых планетах

Горячие точки сообщений о НЛО в США

Жизнь как планетарный регулятор

Загадочные сигналы из глубокого космоса

Звезда, похожая на матрешку, новая теория гравастаров

ИИ предсказывает функции неизвестных белков

Метаматериал делает возможным одностороннее стекло

Нечто с острова Уайт

НЛО используют лазерное оружие

Новый дизайн квантовых компьютеров

Понимание фундаментальной науки на Земле и в космосе

Пролетающие мимо звезды изменили эволюцию Земли

Собираемся ли мы узнать происхождение Луны

Странное поведение золота, возбужденного лазером

Уфологическое мероприятие OLM-2024

Уфологическое мероприятие в Апач-Джанкшен

Что выявило расследование Пентагона

Где используются фирменные дипломы, кто их использует

Аномальное явление в Курмайоре

В штате Вашингтон есть горячая точка НЛО

В штате Колорадо все чаще наблюдают НЛО

В этих штатах США больше всего наблюдений НЛО

Двойные экзопланеты в бездонной пустоте

Измерение расстояний с помощью быстрых радиовсплесков

Массивный протокластер вокруг квазара

Нанесены на карту горячие точки НЛО в Огайо

Не приезжайте в Хьюстон, чтобы увидеть НЛО

НЛО стреляет лазером по ядерной боеголовке

Округ Линкольн является излюбленным местом инопланетян

Открыли загадочную древнюю галактику

Прибор для раскрытия внутренней структуры атомных ядер

Секретный космосамолет X-37B заметили на орбите

Солнечное затмение на Марсе

Стартап хочет добывать полезные ископаемые на Луне

США делает большую ставку на частный космос

Титан, скорее всего, непригоден для жизни

Хак, заставляющий автомобильный радар галлюцинировать

Хаотические результаты в системах трех тел

В штате Колорадо все чаще наблюдают НЛО

Города с наибольшим количеством наблюдений НЛО

Документальный фильм о культе НЛО

Инопланетяне игнорируют Пенсильванию

Инопланетяне уничтожают ядерное оружие

Карта любимых мест инопланетян в США

Лучшие штаты для любителей НЛО

Неожиданно массивные галактики перепишут космологию

НЛО заметили в небе над Кентукки

НЛО перехватил и обезвредил ядерную ракету

НЛО перехватывают ракеты землян

НЛО сбил ядерную ракету лазером

НЛО сигарообразной формы над округом Салливан

Поиски пропавших молодых звезд

Потрясающий вид спиральной галактики NGC 4254

При отсутствии обоснованного сомнения

Простая технология для отслеживания лунных миссий

Сиэтл - горячая точка НЛО

Технология солнечных парусов прошла решающее испытание

Фонд Сол опубликовал видео с конференции по НЛО

Ажиотаж вокруг мозгового импланта Neuralink

Аэротакси очень скоро поступят в продажу

Выявили два типа выдающихся людей

Город пришельцев и пирамида на Меркурии

Идентифицировали молекулы воды на астероидах

Карта горячих точек НЛО по всей территории США

Крупный аэропорт назван горячей точкой НЛО

Люди с реальными суперспособностями

Метод эллипсоида SETI при поиске инопланетян

НЛО перехватил ядерную ракету над Калифорнией

НЛО попал на видео отдыхающих друзей

Обнаружен новый протопланетный диск

Описали астероиды из темной материи

Поиск новых частиц на БАК расширяют

Призрак разозлился и выжил фермера из дома

Сотни встреч с инопланетянами не могут быть объяснены

Третью экзопланету отыскали у звезды Тигардена

Уфолог призывает президента Доминиканы признать НЛО

Уфолог снял похищение инопланетянами

Франция раскрывает архив Секретных материалов

Возможность зарождения жизни на безводных планетах

Два майора рассекретили НЛО

Жизнь на Земле могла зародиться в щелочных озерах

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика