Si cualquier dispositivo electrónico moderno se basa en la comprensión de las leyes de física cuántica, y si 1 y 0 son dos posibles estados de ese sistema, ¿cuál es la mejor manera de describir por qué obtenemos resultados determinados en lugar de 1 y 0 al mismo tiempo?

Veo varios malentendidos en esta pregunta:

(1) En mecánica cuántica (QM) nunca obtienes múltiples resultados simultáneos al hacer un experimento, solo una respuesta probabilística.

(2) QM no siempre es aleatorio. Si tiene un sistema en los estados 0 o 1 y mide en base a 0 y 1 obtendrá resultados deterministas.

(3) 1 y 0 no son estados en el sentido cuántico. Esto es un poco sutil y probablemente requiera un poco de estudio para comprenderlo realmente. Imagine que codifica datos colocando una pequeña bola dentro de una caja de vidrio (correspondiente a un 1) o sin bola (correspondiente a un cero). En física, las diferentes posiciones de la pelota dentro de la botella corresponden a diferentes estados, pero en términos de información, todas corresponden a un 1. Esto significa que puede tener un sistema en múltiples estados físicos que representan el mismo valor de información.

(4) Las computadoras clásicas tienen una gran cantidad de electrones que las atraviesan. Incluso si cada uno de ellos sigue una respuesta probabilística dada por QM, en promedio tendrán un valor bien definido (ver ley de grandes números, mecánica estadística, etc.). Sin embargo, debe usar QM para comprender el sistema y calcular las probabilidades y los promedios.

Lo siguiente está de acuerdo con una comprensión hipotética de la mecánica cuántica, llamada “muchos mundos”, aunque en realidad postula muchos eventos en el mismo mundo. Esta comprensión es extraña, pero menos extraña que cualquier otra comprensión de la mecánica cuántica en mi humilde opinión:

De hecho, una computadora produce ambos estados de cada bit, 1 y 0, de una manera determinada por la entrada, y cuando observa los resultados, ve ambos estados. Sin embargo, tan pronto como veas esos estados, los dos estados de ti, en el que viste un 1 y en el que viste un 0, se acoplarán tan débilmente que ninguno de esos estados de ti podrá percibir al otro. De hecho, tan pronto como el valor de un bit se almacena en un registro y / o en la memoria y / o en un monitor y / o de cualquier otra manera, se produce el mismo desacoplamiento, por lo que los dos estados de usted se desacoplan incluso antes de que usted ver la salida

El truco de la computación cuántica es lograr que el hardware infiera la conclusión que desea de los estados coexistentes antes de que haya una observación de los estados individuales, por usted o incluso por cualquier hardware que esté influenciado por esos estados, como el almacenamiento. Para competir con las computadoras clásicas, debe hacerlo con aproximadamente cien bits. Solo después de que se haya alcanzado la inferencia deseada, se puede mostrar el resultado, o incluso almacenarse.

Las otras respuestas son bastante correctas, ese hardware de computadora clásico (el tipo por el que está leyendo esto) está diseñado para almacenar y, de esa manera, observar cada bit, de tal manera que se determine firmemente que tiene un valor o el otro.

Desde un punto de vista de nivel cuántico, una puerta en una computadora sigue siendo un fenómeno macro (léase: una puerta es enorme). Además, las puertas están diseñadas específicamente para “expresar” estados no ambiguos. Por eso también son binarios: mucho más fácil determinar dos estados estables que 10 (o lo que sea).

Considere también cuán estables, por ejemplo, las moléculas de agua, que son varias magnitudes más pequeñas que una puerta. Todavía es macro desde una perspectiva cuántica, aunque la química se basa fundamentalmente en fenómenos cuánticos.

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