Пролили свет на одну из загадок квантовой механики
В 2025 году исполняется 100 лет со дня рождения квантовой механики. За столетие, прошедшее с момента основания этой области, ученые и инженеры использовали квантовую механику для создания таких технологий, как лазеры, МРТ-сканеры и компьютерные чипы.
Сегодня исследователи стремятся к созданию квантовых компьютеров и способов безопасной передачи информации, используя совершенно новую смежную область, называемую квантовой информатикой.
Но, несмотря на создание всех этих прорывных технологий, физики и философы, изучающие квантовую механику, до сих пор не нашли ответов на некоторые важные вопросы, поднятые основателями этой области. Учитывая последние достижения в области квантовой информатики, исследователи, подобные мне, используют квантовую теорию информации, чтобы по-новому взглянуть на эти фундаментальные вопросы, на которые пока нет ответов. И одно из направлений, которое мы изучаем, связано с принципом относительности Альберта Эйнштейна и кубитом.
Квантовые компьютеры
Квантовая информатика фокусируется на создании квантовых компьютеров, основанных на квантовом "бите" информации, или кубите. Кубит исторически основан на открытиях физиков Макса Планка и Эйнштейна. Они положили начало развитию квантовой механики в 1900 и 1905 годах, соответственно, когда обнаружили, что свет существует в виде дискретных, или "квантовых", пучков энергии.
Эти кванты энергии также содержатся в небольших формах материи, таких как атомы и электроны, из которых состоит все во Вселенной. Именно необычные свойства этих крошечных частиц материи и энергии обеспечивают вычислительные преимущества кубита.
Компьютер, основанный на квантовом бите, а не на классическом бите, мог бы получить значительное вычислительное преимущество. И это потому, что классический бит выдает двоичный ответ — либо 1, либо 0 — только на один запрос.
В отличие от этого, кубит выдает двоичный ответ на бесконечно большое количество запросов, используя свойство квантовой суперпозиции. Это свойство позволяет исследователям соединять несколько кубитов в так называемом квантово-запутанном состоянии. Здесь запутанные кубиты действуют сообща так, как не могут действовать массивы классических битов.
Это означает, что квантовый компьютер может выполнять некоторые вычисления намного быстрее, чем обычный компьютер. Например, сообщается, что одно устройство использовало 76 запутанных кубитов для решения задачи выборки в 100 триллионов раз быстрее, чем классический компьютер.
Но какая именно сила или принцип природы ответственна за это квантовое запутанное состояние, лежащее в основе квантовых вычислений, остается большим вопросом без ответа. Решение, предложенное моими коллегами и мной в области квантовой теории информации, связано с принципом относительности Эйнштейна.
Квантовая теория информации
Принцип относительности гласит, что законы физики одинаковы для всех наблюдателей, независимо от того, где они находятся в пространстве, как они ориентированы или как они движутся относительно друг друга. Моя команда показала, как использовать принцип относительности в сочетании с принципами квантовой теории информации для объяснения квантово-запутанных частиц.
Сторонники теории квантовой информации, такие как я, рассматривают квантовую механику как теорию информационных принципов, а не как теорию взаимодействий. Это сильно отличается от типичного подхода к квантовой физике, в котором сила и энергия являются важными понятиями для выполнения вычислений. Напротив, специалистам по теории квантовой информации не нужно знать, какая физическая сила может быть причиной загадочного поведения запутанных квантовых частиц.
Это дает нам преимущество при объяснении квантовой запутанности, потому что, как доказал физик Джон Белл в 1964 году, любое объяснение квантовой запутанности в терминах взаимодействий требует того, что Эйнштейн назвал "пугающими действиями на расстоянии".
Это связано с тем, что результаты измерений двух запутанных квантовых частиц коррелируют, даже если эти измерения выполняются одновременно и частицы физически разделены огромным расстоянием. Итак, если квантовую запутанность вызывает сила, она должна действовать быстрее скорости света. А сила, действующая со скоростью, превышающей скорость света, нарушает специальную теорию относительности Эйнштейна.
Многие исследователи пытаются найти объяснение квантовой запутанности, которое не требовало бы сверхъестественных действий на расстоянии, подобных предложенному моей командой решению.
Классическая и квантовая запутанность
В случае запутанности вы можете что—то знать о двух частицах в совокупности — назовем их частицей 1 и частицей 2, - так что, измеряя частицу 1, вы сразу же узнаете что-то о частице 2.
Представьте, что вы отправляете двум друзьям, которых физики обычно называют Алиса и Боб, по почте по одной перчатке от одной пары перчаток. Когда Алиса откроет свою коробку и увидит перчатку для левой руки, она сразу поймет, что, когда Боб откроет другую коробку, он увидит перчатку для правой руки. Каждая комбинация коробки и перчатки дает один из двух результатов: либо перчатка для правой руки, либо перчатка для левой руки. Существует только одно возможное измерение — открытие коробки, поэтому Алиса и Боб перепутали классические фрагменты информации.
Но в случае квантовой запутанности речь идет о запутанных кубитах, которые ведут себя совсем не так, как классические биты.
Поведение кубита
Рассмотрим свойство электронов, называемое спином. Когда вы измеряете спин электрона с помощью магнитов, ориентированных вертикально, вы всегда получаете спин, направленный вверх или вниз, и ничего промежуточного. Это результат бинарного измерения, так что это немного информации.
Если вы повернете магниты боком, чтобы измерить вращение электрона по горизонтали, вы всегда получите вращение влево или вправо, ничего промежуточного. Вертикальная и горизонтальная ориентации магнитов представляют собой два разных измерения одного и того же бита. Итак, спин электрона — это кубит, который выдает двоичный отклик на множество измерений.
Квантовая суперпозиция
Теперь предположим, что вы сначала измеряете спин электрона по вертикали и обнаруживаете, что он направлен вверх, затем вы измеряете его спин по горизонтали. Когда вы стоите прямо, вы вообще не двигаетесь ни вправо, ни влево. Итак, если я измерю, насколько сильно вы двигаетесь из стороны в сторону, когда стоите прямо, я получу ноль.
Это именно то, чего можно ожидать от электронов с вертикальным вращением. Поскольку они ориентированы вертикально вверх, аналогично тому, как они стоят прямо, они не должны вращаться влево или вправо по горизонтали, аналогично перемещению из стороны в сторону.
Удивительно, но физики обнаружили, что половина из них расположена горизонтально справа, а половина - горизонтально слева. Теперь кажется бессмысленным, что электрон, вращающийся вертикально вверх, имеет левый спин (-1) и правый спин (+1) при измерении по горизонтали, точно так же, как мы не ожидаем движения из стороны в сторону, когда стоим вертикально вверх.
Но когда вы складываете все результаты левого (-1) и правого (+1) вращения, вы получаете ноль, как мы и ожидали в горизонтальном направлении, когда наше состояние вращения - вертикальное вращение вверх. Таким образом, в среднем, когда мы стоим прямо, у нас как будто нет движения из стороны в сторону или по горизонтали.
Это соотношение 50 на 50 в бинарных результатах (+1 и -1) и есть то, о чем говорят физики, когда говорят, что электрон с вертикальным вращением вверх находится в квантовой суперпозиции горизонтальных спинов влево и вправо.
Запутанность, вытекающая из принципа относительности
Согласно квантовой теории информации, вся квантовая механика, включая ее квантовые запутанные состояния, основана на кубите с его квантовой суперпозицией.
Мы с моими коллегами предположили, что эта квантовая суперпозиция вытекает из принципа относительности, который (опять же) гласит, что законы физики одинаковы для всех наблюдателей с разной ориентацией в пространстве.
Если бы электрон с вертикальным спином в направлении вверх прошел прямо через горизонтальные магниты, как вы могли бы ожидать, у него не было бы вращения по горизонтали. Это нарушило бы принцип относительности, который гласит, что частица должна иметь спин независимо от того, измеряется ли он в горизонтальном или вертикальном направлении.
Поскольку электрон с вертикальным спином в направлении вверх действительно имеет спин при горизонтальном измерении, теоретики квантовой информации могут сказать, что принцип относительности (в конечном счете) ответственен за квантовую запутанность.
И поскольку в этом принципиальном объяснении не используется сила, нет и "жутких действий на расстоянии", которые высмеивал Эйнштейн.
Поскольку технологическое значение квантовой запутанности для квантовых вычислений твердо установлено, приятно осознавать, что на один важный вопрос о ее происхождении можно ответить с помощью высоко ценимого физического принципа.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

В США чаще всего наблюдают инопланетян и НЛО

Вселенная возникла из черной дыры

Как был изготовлен небесный диск Небры

Людей призывают сообщать о кругах на полях в полицию

Мозговой имплант позволил видеть несуществующее

НАСА уже обнаружило инопланетян на Марсе

Невероятные свидетельства похищений инопланетянами

Неужели Пентагон выдумал наблюдения НЛО

НЛО - способ скрыть сверхсекретные технологии

НЛО были изобретены правительством США

Новый остров появился посреди Каспийского моря

Огненная дверь в Ад начинает закрываться

Проект-94 - отряд очаровательных убийц ЦРУ

Разоблачаем публикацию СМИ о Пентагоне и НЛО

Реконструирован процесс изготовления диска Небры

Свет может образовываться вообще без материи

Скоростной НЛО был запечатлен над Гранд-Каньоном

Техасский Уфокон в Джефферсоне

Часы, защищенные от Второго закона термодинамики

Шотландские подростки заметили загадочный НЛО

Вулкан, выглядывающий из-за утренних облаков Марса

Города Мичигана, облюбованные инопланетянами

Криптонит - ключ к более экологичному будущему

Лучевое оружие Тесла обнаружено в Зоне 51

Мифы об НЛО были усилены Пентагоном

Откровения об НЛО и частотное исцеление

Пентагон разыграл США ложью об НЛО

Пентагон распространяет слухи об НЛО в Зоне 51

Пентагон скрывает секретные проекты

Седина может быть обратимой

Симпозиум по НЛО в округе Страткона

США располагают войсками на Луне

Теории заговора об НЛО были прикрытием Пентагона

Теория заговора о спутнике 'Черный рыцарь'

Треугольный НЛО пролетел над Торонто

Фейки о Зоне 51 распространял Пентагон

Что говорит о вас длина ваших пальцев

Шокирующая правда о пандемии CovID-19

Шокирующий отчет раскрывает правду о Зоне 51

Эликсир, обращающий старение вспять

Астероид-убийца больше не летит к Земле

Бомба с черными дырами стала реальностью

Брошен вызов теориям о формировании планет

Ванга нас предупредила

Вызов нашим представлениям о зарождени Вселенной

Действительно ли в облаках Венеры есть жизнь

ИИ раскрывает вероятное авторство Библии

Инопланетяне пытаются спасти человечество

Исследование Солнечной системы в мельчайших деталях

Наблюдения НЛО в небе Нидерландов

Насколько сильно похолодает в Британии

Передовые технологии марсиан

Поиски нечеловеческого разума в океанах Земли

Раскрыт многолетний обман американских военных

Самые мощные взрывы во Вселенной

Тайны и ужасы Подземного мира

Титан - самое оживленное место в Солнечной системе

Что нужно для жизни на Европе

Что, если Большой взрыв не был началом

Элементы жизни обнаружены в планетообразующем диске

Акула-молот упала с неба на поле для гольфа

Американские военные распространяли мифы об НЛО

Документы по реинжинирингу НЛО

Загадочный шар замечен над штатом Вашингтон

Исследования Филипа Мантла в области НЛО

Кто распространяет мифы об НЛО

Межпространственный бомбардировщик ВВС США

Металлическая сфера, покрытая причудливыми символами

Несколько огромных сооружений на Луне

НЛО пролетает над небоскребами Нью-Джерси

НЛО рискуют провалиться в паранормальную кроличью нору

От вампиров до оборотней и келпи

Открыли путь к сверхзрению для человека

Пентагон должен признаться во лжи об НЛО

Пентагон организовал уфологический заговор

Правда, стоящая за заговорами об НЛО

Правительство США использовало мифы об НЛО

Разбившийся НЛО откапывают в Алжире

Сокрытие секретных оружейных программ Пентагона

ЦРУ разжигает массовые беспорядки

GetRentacar.com – огромный выбор автомобилей для аренды по лучшим ценам

Божественный голос сказал, что мое время еще не пришло

Вендиго - зверь с ненасытной жаждой плоти

Виманы - летающие машины древней Индии

Военные США продвигали теории об НЛО

Второй город обнаружен под пирамидами Гизы

Выход из болота моделей теорий струн

Доисторический компьютер

Инопланетяне обезвредили ядерные боеголовки

История с мумией кошки и чередой загадочных катастроф

Могла ли вся культура НЛО подогреваться Пентагоном

Новая раса людей сделает обычных людей устаревшими

Пентагон и другие ведомства скрывали правду

Пентагон распространял мифы об НЛО

Правда о заговоре в Зоне 51

Распространение дезинформации об НЛО

Секретные оружейные программы Пентагона

Современный ИИ - туповат

Сражение НЛО в небе Земли в 1665 году

Сферический НЛО с инопланетными письменами

Туринская плащаница - загадка длиной в 2000 лет

Временная регистрация в Москве, что нужно знать гражданам РФ

ЭКО. Преимущества и особенности процедуры

Как выбрать мужские брюки. Советы по стилю, посадке и материалам

Военные США распространяли мифы об НЛО

Где скрываются секретные оружейные программы

Мифы об НЛО намеренно раздувались

Мы всего лишь переменные в коде

Неопознанные аэрокосмические и подводные явления

НЛО замечен в небе над Эдинбургом

НЛО появится на крупном спортивном событии

Одна инопланетянка из Перу была беременна

Охранник морга поведал жуткую историю

Папу призвали поделиться секретами Ватикана о НЛО

Пентагон распространил мифы об НЛО

Подростки из Мидлотии видели НЛО

Полковник ВВС США подбрасывал фотографии НЛО

Пришельцы приземлились в Воронеже

Расшифрована утерянная легенда о Мерлине и Артуре

Секреты Пентагона. Инопланетяне или шутка

США десятилетиями подпитывали слухи об НЛО

Таинственный туннель под пирамидами Теотиуакана

Теории заговора о Зоне 51 распространялись намеренно

Что на самом деле происходит после смерти

Сувениры с логотипом Тюмень

Акцент администрации Трампа на НЛО

Врата ада наконец-то закрываются

Дискообразный НЛО замечен над Тайванем

Душа никогда не умирает

Загадочный мегалит Сайвите

Засекреченная правда о происхождении Марса

Захватил ли ИИ контроль над нами

Земля никогда нам не принадлежала

Мужчина прожил на звездолете 10 дней

Обнаружили гигантские каменные сферы в Коста-Рике

Пентагон подпитывал уфологическую мифологию

Правда об НЛО и похищениях инопланетянами

Правительственное прикрытие или космический корабль

Признаки биологической активности на экзопланете K2-18b

Разоблачитель НЛО хвалит целевую группу Трампа по НЛО

Рядом с нашей Вселенной может существовать другая

Тайна инопланетных черепов, найденных в Мексике

Темный заговор в правительстве США

Физики создали самую маленькую скрипку

Экстрасенс предсказал эпическую дуэль Трампа и Маска

Адский огонь начинает угасать

Гватемальский эксперт рассказал о светящемся объекте

Загадочная смерть крупного рогатого скота в Колорадо

Изуродованное животное найдено в Корриентесе

Национальный архив Бразилии опубликовал документы о НЛО

НЛО в Гренландии вызывает много вопросов

Новый виток звездных войн

Обнаружили скрытые закономерности в Библии

Одержимый грузовик движется сам по себе

Пентагон сфабриковал мифологию НЛО в США

Подробности похищения инопланетянами в Аллагаше

Пророчество слепой ясновидящей Ванги на 2025 год

Расшифровка свитков Мертвого моря

Режиссер обнаружил местонахождение Святого Грааля

Серебряный шар появился над Ютой

Трамп может пролить свет на проблему НЛО

Фестиваль НЛО пройдет в Бурьене

Физики используют ИИ для поиска НЛО

ЦРУ обнаружило инопланетян на обратной стороне Луны

Человек, сделавший лучший снимок НЛО

Апокалипсис наступит через 10 лет

В Зоне 51 что-то происходит

Инопланетянка из Перу была беременна

Команда ученых из Института SETI изучает китов

Мир не готов к раскрытию правды об НЛО

Модель поглощения черной дырой нейтронной звезды

Насколько вероятна жизнь на Марсе

Отдаленные регионы мира полны невероятных тайн

Охлаждающий эффект дымки на Плутоне

Поиски лучшего способа отличить жизнь от нежизни

Полет на Марс может занять всего три месяца

Происхождение сверхгорячей экзопланеты

Развитие полетов с использованием ядерного двигателя

Реалистичный взгляд на терраформирование Марса

Суперземля обнаружена в обитаемой зоне звезды

Тайны химии межзвездного пространства

Трамп хочет привлечь частный сектор на Марс

Треугольный НЛО замечен над Торонто

Черные дыры можно использовать как суперколлайдеры

Японская Ванга предупредила о большом опустошении

Вампирами рождаются, а не становятся

Наверх
Яндекс.Метрика