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
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Грузовое судно столкнулось с чем-то подводным

Жительница Луизианы сняла странный свет

Завораживающие циклоны на Юпитере

Земные радиоволны записывают с Луны

Коммерциализация Луны как следующий шаг в космогонке

Люди в черном скрывают информацию об НЛО

Мы не одиноки в документальном фильме 'Встречи с НЛО'

На Земле существует развитая стелс-цивилизация

НЛО могли выводить из строя американские ракеты

НЛО пролетает над улицами в Иране

Озеро под ледяной шапкой Марса маловероятно

Первое обнаружение отрицательных ионов на Луне

Поправки в закон США помогут легализовать НЛО

Последнее столкновение Млечного Пути произошло недавно

Простой логический вопрос поставил в тупик ИИ

Самое достоверное наблюдение НЛО в Техасе

Сериал 'Паранормальное явление' расскажет о НЛО в Британии

Терморегулирующее устройство для долговечности лунохода

Уфологический тур по Смитсоновскому музею авиации

Япония начинает расследование по поводу НЛО

Лучшие аниме для просмотра с родителями

ТОП аниме, где главный герой самый сильный

Аниме 2023. Новые горизонты и возвращение классики

Топ комедийных аниме, которые заставят вас улыбнуться

Романтические аниме, которые тронут сердце. Вечная любовь на экране

Аниме, как один из популярных жанров современных мультфильмов

Близкие встречи третьего рода в Пайн-Буше

Деревня, которая видела пришельцев

Добыча карбонатов на Марсе

Доказательства ядерной войны в древности

ИИ может помочь в обучении этике

Наблюдения НЛО чаще происходят в одной части США

НАСА планирует построить телескоп для поиска обитаемых миров

НЛО поднял в воздух автомобиль

Новый инструмент для поиска признаков жизни на экзопланетах

Первичные черные дыры могут объяснить часть темной материи

Планеты формируются в газовых и пылевых дисках

Правительство США и инопланетяне находятся в сговоре с Google

Пять загадочных древних артефактов

Расследование НЛО началось в Японии

Редактирование генов выведет биотехнологии на новый уровень

Следы бигфута нашли недалеко от Лексингтона в Кентукки

Телескоп Джеймса Уэбба переписывает учебники астрономии

Удалось ли НЛО обезвредить американские ракеты

Что мы знаем о первых галактиках

Экзотические черные дыры - побочный продукт темной материи

В некоторых районах штата Нью-Йорк был замечен огненный шар

Врата в ад в Сибири быстро расширяются

Высокопоставленный политик столкнулась с людьми в черном

Документальный фильм об НЛО 'Они здесь'

Есть ли жизнь на планетезимали Аррокот

Игрок Макс Кросби утверждает, что видел НЛО

Компьютер из человеческого мозга решит много проблем

Космический лифт скоро будет построен

НЛО наведались на базу ВВС после взрыва ядерного оружия

НЛО пролетел над улицами Ирана

Новый материал показывает повреждения люминесценцией

Новый подход для обнаружения гравитационных волн

Обнаружен самый медленный пульсар

Охотник за паранормальными явлениями

Потепление на Земле происходит рекордными темпами

Сообщение о наблюдении НЛО поступило из Тегерана

Странная экзопланета не хочет терять свою атмосферу

У астрономов появился новый способ обойти атмосферу

Уфолог обнаружил еще мумии инопланетян

Что такое Зона 51 и что там на самом деле происходит

База данных для прогнозирования метеоритной опасности

В тот день в Олни были замечены НЛО

Игроки НФЛ видели НЛО на обратном пути из Майами

Истории о демонических псах и Адских гончих

Когда правительству США придется раскрыть секреты НЛО

Мужчина строит гигантский замок со шпилем в виде дракона

На пути к проверке квантового поведения гравитации

НЛО - гигантские муравьи, летающие в муравейниках

Открыли новый способ левитации воды

Очевидцы НЛО тайнственно исчезают

Парламентарии призывают не сбрасывать со счетов НЛО

Рационалистическое отрицание НЛО не позволяет уловить суть

Рецензия министерства обороны на сценарий уфолога

Создали плёнку для очков, позволяющую видеть в темноте

Спилберг готовит оригинальный фильм о НЛО

Странный прерывистый радиосигнал из космоса

Элемент, необходимый для самообновления стволовых клеток

Ядерные технологии Гейтса могут быть превращены в оружие

Японская компания планирует построить космолифт

Японские законодатели изучают угрозу, связанную с НЛО

Антивселенная объясняет ускоренное расширение нашей

Антимонопольное расследование в отношении ИИ-гигантов

Гора Рейнир хранит множество загадок

Как найти другие Земли

Какое влияние оказывает озон на экзопланеты

Квантово-акустический сдвиг в странных металлах

Когда мы узнаем все секреты инопланетян

Крайний срок раскрытия информации о НЛО установлен

Несколько игроков НФЛ видели НЛО

НЛО представляют угрозу безопасности

Новое представление о формировании лунного базальта

От AATIP к NPSMS. Тайны продолжают раскрываться

Охотники за полярным сиянием обнаружили Стива

Очевидцы исчезли после визита зловещих людей в черном

Планы на проведение уфо-фестиваля в Розуэлле

Разведка потенциально обитаемых миров

Системы охлаждения электроники для космозондов

Угрозы безопасности, связанные с НЛО

Флаг Китая развернут на обратной стороне Луны

Япония является горячей точкой для НЛО

В небе над Крымом увидели яркое знамение

Ведущие разработчики ИИ всеми силами уклоняются от надзора

Вера людей в науку оказалась результатом чужих слов

Внутренняя жизнь кротовых нор

Гоблины выгнали полицейских из участка

Загадка ребенка у мемориала жертвам теракта

Загадки Патомского кратера

Звезда несколько раз пережила встречу с черной дырой

ИИ легко может уничтожить человечество

Найден способ ускорить работу ИИ на 10-15%

Не надо сбрасывать со счетов наблюдения НЛО

Небоскребы высотой в километр станут мощными батареями

Облака замечены на экзопланете у Беты Живописца

Обнародованы предсказания на 2025 год

Опасность ИИ для человечества преувеличена

Угрозу безопасности от НЛО проанализируют

Ученым запретили расследовать случаи неизвестного заболевания

Что за НЛО заметили в небе над Екатеринбургом

Экзопланета медленно, но верно приближается к звезде

Экзотические черные дыры побочный продукт темной материи

Где почитать качественные истории про призраков и привидений

Аварийная посадка инопланетян в Лас-Вегасе

В Коннектикуте состоится конференция по криптидам и НЛО

Горячая и скалистая экзопланета, похожая на сверхземлю

Гравитационные волны и геометрия пространства-времени

Игрок НФЛ рассказал о встрече с НЛО возле Зоны 51

Коллекция 'Фамильные драгоценности' ЦРУ

Корпорация Майкрософт нарушает конфиденциальность детей

Люди видят не НЛО, а мусор и китайские фонарики

НЛО на самом деле являются гигантскими муравейниками

Обнаружили объект, которого не должно быть

Основа для построения квантовых сферических кодов

Переосмысление механизма Хиггса

Правительство США готовится раскрыть секреты инопланетян

Празднование Всемирного дня НЛО

Рентгеновское зрение, позволяющее заглянуть внутрь кристалла

Сила пугающего паранормального хищника

Состояние глобальной навигационной спутниковой системы

Такер Карлсон делится страхами перед НЛО

Уфологическая ярмарка прошла в Пайн-Буше

Японские законодатели изучают угрозу от НЛО

Астроном не исключает существования внеземной жизни

Вундеркинд с Марса вызывает много вопросов

Двоечники чаще используют ИИ для выполнения заданий

ИИ AlphaFold3 может стать революционным для медицины

Инопланетяне совершили аварийную посадку

Китай вывел на орбиту еще один загадочный объект

Компания OpenAI не до конца понимает, как работает ИИ

Крупнейшие взрывы привели к образованию жизни

Летающие тарелки и похищения инопланетянами

Мировую элиту обвинили в каннибализме

Молекулы довели до нового предела ультрахолодности

НЛО замечен на авиашоу Голубые ангелы

Охотники на Несси сделают все возможное в поисках

Положения, регулирующие освоение космоса

Самая удаленная галактика из когда-либо наблюдавшихся

Сдвиг в эволюции реки Нил во времена Древнего Египта

Труп неизвестного существа нашли в лесу у Визимьяр

Туристы съезжаются в Шотландию на поиски Несси

Устройства для сбора акустической энергии

Уфологические книги стали подделывать

Экономия на съемке брит-мила. Временная радость или пожизненное разочарование

ГЛОНАСС отслеживание. Преимущества использования системы

Разработка проектов рекультивации нарушенных земель. Законодательные аспекты и этапы реализации

Септик без откачки для дома. Преимущества автономной канализации, принцип работы, выбор и установка

Астрономы обнаружили самую удаленную галактику

Внутри дома ужасов как из фильма Техасская резня бензопилой

Внутри Урана и Нептуна скрывается необычная молекула

Воронежцев поразили НЛО-облака

ИИ помогает понять суть космических взрывов

Инопланетяне совершили аварийную посадку в Лас-Вегасе

Инцидент в Розуэлле разгадан

Криовулканизм. Поиски жизни за пределами Земли

Марсианские метеориты дают массу информации

Масштабные поиски Несси могут стоить миллионы

Над Кейптауном образовалось необычное красное облако

Новый алгоритм глубокого обучения может найти Землю 2.0

Огни Феникса. Все, что нужно знать

Открытие инопланетян может усилить религиозный раскол

Планы НАСА по исследованию Луны и Марса

Подписка на новости
Наверх