Kvantinis išsiblaškymas žaidžiant paslaptingus fizikos galvosūkius.

Šis paveikslas yra paprasčiausias pariteto žaidimo pavyzdys. Alisa (A) brūkštelėjo keletą marmurų link Bobo (B), kad išmoktų, jei susuktų vamzdžių skaičius yra lyginis ar nelyginis. Žaidėjams reikia keturių įprastų klasikinių marmurų, kad jie galėtų atlikti užduotį. Priešingai, pakanka dviejų kvantinių rutulių. Kreditas: © Borivoje Dakić.

Kaip teigia Richardas Feynmanas, „dvigubų plyšių eksperimentų neįmanoma paaiškinti jokia klasikine forma ir jie yra kvantinės mechanikos šerdis. Iš tikrųjų yra tik viena paslaptis “.

Iš tiesų, šiame eksperimente kvantinė dalelė veikė taip, lyg ji būtų dviejose skirtingose ​​vietose tuo pačiu metu ir demonstravo į paradigmos bangas panašius reiškinius, tokius kaip trukdžiai. Tačiau vėliau buvo pastebėta, kad daugiakanaliai eksperimentai parodė, kad kvantinės dalelės nukalkinimo lygis yra baigtinis, ir, viena vertus, kvantinės dalelės negali atskirti informacijos. Tuo pačiu metu daugiau nei dviejose vietose

Šis apribojimas sukūrė galvosūkius, kurie iki šiol nebuvo iki galo išspręsti. Vienos universiteto ir „IQOQI-Vienna“ (Austrijos mokslų akademija) mokslininkai žengė reikšmingą žingsnį suprasdami šį klausimą, pertvarkydami trikdymo eksperimentą savo duomenų žaidimo atžvilgiu – savo analitinę teoriją, kuri neseniai pasirodė žurnale „Quantum“. lengvai suprantamas mąstymo būdas apie sutrikimų reiškinius ir jų ribotumą, kurie atveria kelią galvosūkiui išspręsti.

Vienas ryškiausių kvantinės mechanikos bruožų yra superpozicijos principas. Šį principą geriausiai galima įrodyti atliekant dvigubo plyšio eksperimentą, kuriame dalelės perduodamos per dvi plyšiais išgręžtas plokšteles. Atsižvelgdami į kasdienius instinktus, galime tikėtis, kad dalelės visada praeis per vieną ar kitą kanalą.

Tačiau kvantinė mechanika reiškia, kad dalelės gali praeiti per du įtrūkimus vienu metu, tai yra, jos gali būti dviejų pozicijų superpozicijoje vienu metu. Ši galimybė slypi kvantinių trukdžių reiškinyje, ty kvantinių dalelių išreikštame savitame bangų elgesyje. Ar yra būdas išsiaiškinti lygių, kuriuose galima lokalizuoti kvantinę dalelę, skaičių? Ar kvantinė teorija leidžia dalelėms vienu metu keliauti daugiau nei dviem keliais? Norėdami suprasti šiuos klausimus, fizikai analizavo „Daugiakanaliai eksperimentai“ (Sorkinas, Rafaelis D. „Kvantinė mechanika kaip kvantinio matavimo teorija“

Šiuolaikinės fizikos raidės A 9.33 (1994): 3119-3127.) Skirtingai nuo dvigubų plyšių eksperimentų, pvz., Tik su plyšių skaičiumi, trijų plyšių eksperimente dalyvauja dalelės, perduodamos per tris plyšius. Galėtume pagalvoti, kad jei kvantinė dalelė sugeba prasiskverbti per du plyšius tuo pačiu metu, ji tuo pačiu metu turėtų praleisti tris, keturis ar bet kuriuos skaičius. Keista, kad iš karto pastebima, kad bet kurį modelį, gautą atliekant daugiakanalius eksperimentus, vienu metu gali apibūdinti dvi labiausiai praeinančios dalelės. Nors ši savybė matematiškai visiškai suprantama. Tačiau lieka neatsakytas į šį klausimą: Yra fizinis pagrindas akivaizdžiai asimetrijai tarp dviejų plyšių ir daugiakanalio eksperimento. Viskas, kam taikomi gana savavališki apribojimai Kvantinės dalelės „atskyrimas nuo kosmoso“

Savo naujausiame darbe Vienos universiteto ir IQOQI-Vienos (Austrijos mokslų akademijos) mokslininkai Sebastianas Horvatas ir Borivoje Dakić žengė reikšmingus žingsnius suprasdami šį klausimą, spręsdami informacijos teoriją. Kitaip tariant, jie modeliavo trukdžių reiškinius ir daugiakanalius eksperimentus „pariteto žaidimo“ forma – paprasčiausias pavyzdys, parodytas paveikslėlyje.

Žaidime dalyvauja du žaidėjai – Alisa ir Bobas, kuriuos skiria siena, perverta keturiomis poromis vamzdžių. Kiekviena vamzdžių pora gali būti tiesi arba susukta, o tiek Alisos, tiek Bobo susuktų porų skaičius nežinomas. Alisa taip pat turi daugybę marmurų, kuriuos ji gali per vamzdžius pasukti link Bobo. Žaidėjai gali naudoti šiuos marmurus, kad sužinotų ką nors apie vamzdžių struktūrą. Žaidimo tikslas yra, kad žaidėjai bendradarbiautų tarpusavyje ir išsiaiškintų, ar bendras susuktų porų skaičius yra. net arba keistaNaudojant kuo mažesnį marmuro skaičių

Tarkime, Alisa išmeta marmurą pro vieną iš vamzdžių, pavyzdžiui, per antrąjį. Tada Bobas gali lengvai padaryti išvadą, ar pirmoji vamzdžių pora yra tiesi, ar susukta, paprasčiausiai patikrindama, ar marmuras patenka per antrąjį vamzdį, ar per pirmąjį vamzdį. Lygiai taip pat, jei Alisa turėjo keturis rutuliukus, ji galėjo juos perbraukti per dešinį kiekvienos poros vamzdį. (Kaip matote paveikslėlyje) Bobas gali sąžiningai apibendrinti susuktų porų skaičių, taigi, ar šis skaičius yra lyginis, ar nelyginis, yra žaidimo nugalėtojas. Tačiau jei vamzdžių porų skaičius viršija Alisos parduotų marmurų skaičių, žaidimo laimėti negalima, nes bus bent viena vamzdžių pora, kurios Bobas apskritai negalės nuskaityti. Todėl, norėdamas laimėti žaidimą, žaidėjas turi pasiimti tiek rutulių, kiek yra pora vamzdžių.

Kita vertus, kvantinė mechanika ir ypač superpozicijos principas padeda žaidėjams laimėti paveikslėlyje parodytą žaidimą naudojant „Marmurinis kvantas!“ Vienas iš būdų suprasti, iš kur kilo ši optimizacija, yra prisiminti, kaip jau buvo minėta anksčiau, kad kvantinės dalelės gali „pereiti dvi vietas. Taigi, dvi kvantinės rutuliukai gali„ pereiti keturias pozicijas vienu metu “, imituodami elgesį. iš keturių paprastų (klasikinių) marmurų, kuriuos galima įkišti į vamzdį

Kai Alisa dėvi paprastą klasikinį marmurą, ji tarsi uždeda 1 centą, kita vertus, nes kvantinė teorija leidžia marmurui „praeiti per du vamzdžius vienu metu”. Kiekvienas kvantinis marmuras turi vertę. 2 pensai, vertė Žetonas papildo vienas kitą: pavyzdžiui, norint laimėti šį žaidimą, Alice gali tilpti 4 klasikinius marmurus arba 2 kvantinius rutuliukus, nes bendra žetonų vertė abiem atvejais yra 4 pensai. Du atvejai “, – paaiškina Sebastianas Horwatas.

Kita vertus, nepamirškite, kad kvantinės dalelės yra nepraeinamos. baigėsi Daugiau nei dvi vietos tuo pačiu metu. Tai atsispindėjo fakte, kad Alisa ir Bobas negalėjo laimėti žaidimo naudodamiesi Mažiau nei Daugiau nei du kvantiniai rutuliukai Todėl, norint laimėti žaidimą, Alisos siunčiamų kvantinių rutuliukų skaičius turi būti lygus bent pusei viso tolygio mėgintuvėlių skaičiaus.

Savo darbe mokslininkai išanalizavo žaidimo bendrą formulę ir ištyrė žaidėjo efektyvumą, remdamiesi dalelių skaičiumi ir tuo, ar dalelė buvo klasikinė, kvantinė, ar bendresnė ir išgalvota nei Borivoje. Dakić pridūrė: „Šios išgalvotos dalelės turi didesnę duomenų apdorojimo galią. , tai yra, jų atitinkami žetonai galioja daugiau nei 2 pensams. Neaišku, kodėl gamta turėtų pasirinkti klasės dalelę. Ir daugiau kvantinių nei šios hipotetinės dalelės: tai dar turėsime ištirti ateityje. “

Apskritai, pariteto žaidimas pateikia alternatyvų kvantinių trukdžių paaiškinimą intuityvesnėje ir bendresnėje sistemoje, kuri, tikiuosi, nušvies, pavyzdžiui, naujas kvantinės superpozicijos savybes. Todėl tas pats subtilesnio kvantinio susipainiojimo tyrimo būdas formuluojant vadinamas „ žaidimą be vietinių žmonių “(Brunner, Nicolas ir kt. „Varpo benamystė“ šiuolaikinės fizikos apžvalga 86.2 (2014): 419.).

Nuoroda: 2021 m. Kovo 8 d. Sebastiano Horvato ir Borivoje Dakić „Intervencija kaip teorinis informacinis žaidimas“, Kvantas.
DOI: 10.22331 / q-2021-03-08-404
„arXiv“: 2003.12114v4

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasiutligė neužkrėstų smegenų, tačiau vis tiek kenčia nuo stiprių nervų pažeidimų.

Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo takų simptomais, Virusas, sukeliantis COVID 19Vargu ar jis bus tiesiogiai perduodamas į smegenis, tačiau vis tiek gali sukelti sisteminę...

Mokslas yra paprastas. Kas yra kvantinis skaičiavimas?

Nuo JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 21 d Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija DOE naudoja pažangią aušinimo sistemą - uolekčių, kad kvantinių kompiuterių širdis būtų pakankamai...

Kaip paukštis kvėpuoja geriau? Tyrėjų išvados

Apytikslis „apvalios viščiuko“ su paukščio plaučiais skaičius parodė, kad įkvėpus oro judėjimas pirmyn ir atgal. Kaip iškvėpimai (mėlynos rodyklės) ir iškvėpimai (raudoni) sukelia...

Kalnų gorilos gali naudoti krūtinę, kad perduotų informaciją apie save

Vyriškos gorilos krūtis muša. Autoriai: Jordi Galbany / Diano Fossey Gorilla fondas Skrynios, nukentėjusios nuo kalnų gorilų, kurios greitai muša krūtinę rankomis, kad skambėtų...

Paprastas mokslas: kas yra biokuras?

Parengta JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 20 d Mokslininkai fermentavo mieles, kad iš augalų cukrus virstų biodyzelinu. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Stephanopoulos Lab Saulės, vėjo ir...

Newsletter

Subscribe to stay updated.