Si el enredo mecánico cuántico es lo mismo que la medición, ¿cómo pueden beneficiarse las computadoras cuánticas de la superposición de partículas enredadas?

Creo que encontré el problema raíz. En el video que citó, el orador adopta una postura filosófica contra la “realidad” en el sentido clásico. Nada nuevo allí. Presenta explicaciones convencionales de algunos experimentos cuánticos que se ven bien informados y convencionales. El problema es que arroja un comentario impertinente alegando que la medición y el enredo son lo mismo. No tomes eso demasiado literalmente. Quiere decir que la medición puede explicarse como un proceso que involucra enredos, incluso cuando se obtiene un valor discreto (y no se equivoca al respecto), pero no quiere decir que el enredo sea una medición. Es una línea de tiro asimétrica. La ciencia (por una vez) no es tan mala en absoluto, es un estándar bastante común, una presentación bien informada de eso, pero las conclusiones son un poco sospechosas en mi humilde opinión. Ascienden a una versión trillada del reduccionismo, él le da a las correlaciones un estado místico e intenta pasar una afirmación reduccionista de mala calidad como su “conclusión”. Tuve que ponerme George Harrison para recuperarme de eso, “Dentro de ti sin ti”.

Ahora me siento un poco mejor e intentaré seguir su argumento general. Es un tipo estándar de “condicionamiento” de la audiencia a sus afirmaciones finales. Para el experimento de la hendidura (OMG, acabo de escribir el experimento de la “puta”), deja caer la línea “Abres un camino adicional para llegar a la pantalla ” … El lenguaje encarna todo tipo de supuestos. “Ruta” y “llegar a” son supuestos y se basan en supuestos macroscópicos que involucran cantidades conservadas.

Normalmente modelamos cantidades de conservación en nuestra memoria. El bebé aprende que un objeto reaparece después de pasar detrás de una pantalla, y aprende que, como regla recordada, se convierte en un principio. Entonces, el bebé aprende a esperar que el objeto no haya sido destruido y creado de repente, y ya no se ríe. La madre no necesita ser recompensada porque el bebé se ha sorprendido y el bebé ya no lo encuentra divertido. Pero mirando el experimento de la doble rendija, somos un bebé.

No tenemos ninguna base para decidir que algo viajó entre la ranura y la pantalla si no lo observamos. Como super-bebés, podemos razonar “en principio”. En principio, puede que no haya forma de que algo pueda “saber” de ese supuesto concepto clásico de viaje. La luz tampoco tiene un sentido de “yo”, por lo que no hay un marco de referencia que el rayo “posea” en ningún sentido. La luz solo existe en relación con algo por lo que obtiene sus propiedades, es decir, separaciones en el espacio y el tiempo llamadas intervalos. Así que estamos de acuerdo con el video aquí.

Por lo tanto, nos queda una deducción y, por lo tanto, debemos usar la lógica deductiva proporcionada por los fenómenos. La palabra “viajar” debe usarse con gran precaución. Estar ausente de una ubicación y aparecer en otra ubicación de manera tal que sea coherente con la causalidad y la conservación ”es todo lo que necesitamos decir. ¿No lo es? Y en lugar de negar que hemos abandonado cualquier noción de realidad, mejor decir que simplemente hemos reemplazado la realidad clásica con un conjunto de reglas mejorado. No hemos perdido la realidad, acabamos de perder la antigua, y depende de nosotros volver a aprender la nueva. No se puede culpar a los científicos por aceptar esto sin crítica y simplemente seguir con los cálculos, porque de todos modos esto es lo que la naturaleza exige. “Simplemente funciona” es el lema de la naturaleza, por lo que es un buen comienzo para entender este negocio. Sin embargo, nuestro presentador aquí está preparado para abandonar la realidad en aras de impresionar a su audiencia. Me recuerda a la magia del escenario.

“ Este no es un fenómeno continuo, es solo una acumulación de partículas ”. Huelo a rata en términos de causa y efecto. Se está introduciendo de contrabando donde no pertenece.

¿Qué pasaría si creara el mismo patrón al tomar una fotografía de un solo punto en la pantalla de un centenar de laboratorios y luego superponer los puntos usando una película transparente para formar el mismo patrón? He aquí, obtendría interferencia entre todos estos laboratorios, y las manchas ni siquiera necesitan registrarse al mismo tiempo. O podría tomar cualquier número aleatorio de puntos por laboratorio, lo esencial sería que seleccioné las películas por un método aleatorio. El punto es que el patrón es totalmente independiente del número de puntos y está presente de manera idéntica en cada laboratorio. Llego a la conclusión de que la interferencia es una función de la configuración, esas libertades y limitaciones decididas por el propio aparato. Pero las libertades y restricciones no están relacionadas con cuántas partículas detecto. En algunos laboratorios, la intensidad del haz puede ser tal que no haya aparecido ningún punto en la pantalla. La pantalla está en blanco. ¿Significa esto que no hay un patrón de interferencia en esas películas en blanco? ¡Mi respuesta sería que en cierto sentido contienen un patrón de interferencia! Simplemente no tienen detecciones. Son consistentes, no inconsistentes con la interferencia. El patrón no es la intensidad, el patrón es la densidad de probabilidad sobre el espacio y el tiempo para los puntos.

Entonces el patrón no se construye a partir de los puntos. Los puntos son consistentes con el patrón que resume las restricciones y libertades en la configuración. Aquí es donde se está equivocando. Él ve la construcción donde no hay ninguna. Creo que ha estado escribiendo programas durante demasiado tiempo.

Creo que no se debe permitir que la causa y el efecto se arrastren donde no pertenecen. Y la configuración es de hecho un continuo ” fenómeno “. La eliminación del aparato de la descripción, creo, no es un argumento válido. Sentar las bases para su misticismo personal imbuyendo “correlaciones” con un estatus especial, seguro.

Lo que sigue es una explicación bastante estándar del borrador cuántico y la arbitrariedad de los estados básicos, que es donde veo que obtuviste tu cita sobre la medición. Pero las conclusiones finales son afirmaciones bastante trilladas y ridículamente reduccionistas. Reemplazar la afirmación de que somos “nada más que” átomos con la afirmación de que somos “nada más que” correlaciones cuánticas es similar a afirmar que somos “nada más que” quarks, o “nada más que” perturbaciones en el campo de Higgs.

Solo podemos adivinar qué tipo de asimilación reflexionó sobre el error inicial que provocó su pregunta. Sospecho que ahora eres el mono proverbial con un martillo, cuando todo el mundo de repente parece ser un clavo. ¿Quizás crees que todo es una computadora? Porque parece estar luchando con un modelo de computación que es su “martillo”, y no puede mapear el paradigma clásico de “entrada-procesamiento-salida” a un sistema físico. Claro que podemos ayudarlo a explicarlo en términos simples.

Lamentablemente, la mayor parte de su pregunta está tan enredada (en el sentido habitual) como podría estar. Tiene mucho el mismo sentido que preguntar si la luna está hecha de queso verde, ¿cuántas vacas se pagan para no comer hierba? Hay demasiado condimento semántico en esa ensalada de palabras de una pregunta para rescatarlo. Agregar más aderezo no hará el truco, es mejor ponerlo en la papelera y comenzar con ingredientes simples y frescos.

La superposición y el enredo son fenómenos físicos que se pueden describir en términos de lógica . De hecho, no necesitamos profundizar en la física para estar de acuerdo en que existe un tipo particular de lógica. Eso es lo que separa las disciplinas, por ejemplo, la ingeniería de la ciencia física. Un ingeniero puede aceptar felizmente los resultados de esas ciencias subyacentes como una especie de “teoría efectiva” y simplemente seguir adelante. Esto sucede incluso dentro de una disciplina. La teoría de campo cuántico, por ejemplo, es notoriamente difícil, pero al restringirse a un subdominio donde se aplican ciertos parámetros y se cumplen las restricciones, se puede desarrollar una “teoría efectiva” que no solo ignore esas otras interacciones, sino que permita una clase matemática completamente diferente principios a aplicar que pueden tener poca conexión aparente con el sistema padre.

La tecnología de la computación cuántica es simplemente física aplicada y no tiene que ver con fundamentos teóricos. Para repetir, solo tenemos que acordar la lógica. La lógica esencial es simplemente el “Qbit” y no importa dónde y cómo aparece esta lógica en un sistema físico, para aprovecharla. Tenga cuidado de no ser demasiado presuntivo en lo que pueda aparecer. Por ejemplo, podría ser algún estado de luz en un sistema óptico cuántico.

La computación cuántica es un campo en rápido desarrollo que incluso los investigadores tienen que pasar mucho tiempo para mantenerse al día con los desarrollos. Resolver problemas matemáticos es un aspecto, otro es en criptografía donde los mensajes se envían a otra ubicación física. Las propiedades deslocalizadas son interesantes aquí, el enredo en una separación espacial se vuelve importante, o incluso enredos entre el pasado y el futuro. Una tercera área de interés en el área de detección y corrección de errores. ¡Maravillosamente, la lógica del humilde sistema Qbit permite algunas correcciones de errores sin necesariamente realizar cada paso de detección física!

Para entender el Qbit, solo lea el wiki aquí:

Qubit – Wikipedia

Tenga en cuenta que necesita armar un “registro” de estas bestias para ser productivo, y ahí está su obstáculo tecnológico. Uno o dos están bien, pero queremos una máquina de carga de ellos.

Hmm

Leí las primeras 10 páginas de su artículo de 17 páginas. Son muchas palabras y algunas matemáticas básicas de QM escritas de manera poco convencional y lo que encontrarías en cualquier artículo real en media página. Pero lo que dice es algo con lo que todos estarían de acuerdo, pero luego omite o ignora un punto clave absoluto. Hace un gran alboroto acerca de que las matemáticas del enredo sean idénticas a las de la medición usando el ejemplo canónico de una interferencia de dos rendijas y un polarizador. Todos los físicos decían ‘¡sí, duh!’ Luego habla sobre los borradores cuánticos, pero solo una vez menciona brevemente que en la medición no se pueden usar borradores cuánticos, porque tienes decoherencia debido a la enorme cantidad de grados de libertad.

No me molesté en leer el resto.

Entonces su lenguaje es bastante engañoso. La medición NO es lo mismo que el enredo. Es un enredo seguido de decoherencia (y, por lo tanto, pérdida del enredo).

Entonces, para llegar a tu pregunta original. Las computadoras cuánticas son poderosas debido al enredo. Y para que funcionen tenemos que asegurarnos de que NO medimos, porque eso destruye el enredo.

No, el enredo cuántico no es una “proto-medición” y no, nadie está tratando de ocultarte nada. (Solo respondiendo a los detalles de la pregunta aquí, perdóname por no tener tiempo para ver un video de 1 hora).

La forma más sencilla en la que puedo explicar el enredo … los sistemas cuánticos (es decir, los sistemas que tienen muy pocos grados de libertad, es decir, los sistemas que se describen con un pequeño número de variables) no se describen con números ordinarios. Sus posiciones, momentos y otras propiedades se describen por lo que Dirac llamó “números q”. Un electrón la mayor parte del tiempo no tiene una posición bien definida; en cambio, su posición se describe mediante un número q. Lo mismo vale para su impulso. Cuando el electrón interactúa con un instrumento clásico, es forzado a un “estado propio”: su posición o momento o lo que sea que mida el instrumento serán momentáneamente de valor numérico ordinario, pero no sus otras propiedades. (De hecho, el principio de incertidumbre le dice que si, por ejemplo, su posición tiene un valor numérico, su impulso no puede ser simultáneamente valor numérico).

Pero el hecho de que un electrón no tenga una posición o momento bien definidos en el sentido clásico no significa que no esté sujeto a las mismas leyes de conservación que caracterizan a toda la física.

Entonces, haga un experimento simple: un electrón interactúa con otro. No sabemos el impulso del electrón. Pero sí sabemos (porque así es como configuramos el experimento) el impulso total de los dos electrones. Cuando se mide el impulso de uno de los electrones, será forzado a un estado propio, es decir, tendrá un valor numérico. Pero la conservación del momento te dice que, como resultado, el momento del otro electrón también debe tener un valor numérico, y sabes exactamente cuál es su valor: será la diferencia entre el momento total y lo que acabas de medir.

Esto es un enredo. Pero su pregunta no es sobre enredos; Se trata de superposición. La superposición no se trata de partículas; se trata de estados, que pueden ser los estados de una sola partícula.

Es decir, cuando el momento de un electrón es un número q, corresponde a un continuo de posibles valores de momento clásico (con diferentes probabilidades). Cuando se realiza una medición de momento, básicamente “elegimos” uno de estos valores y el estado del electrón “colapsa” en un estado propio. Antes del colapso, se dice que está en una superposición de todos los estados clásicos posibles.

Esta superposición es, en muchos sentidos, como una cantidad analógica (continua). Una computadora que opera utilizando estas cantidades es esencialmente una computadora analógica: una computadora que representa números en una escala continua suave, en lugar de dígitos discretos. Una computadora analógica puede, en principio, hacer cosas que una computadora digital no puede hacer de manera tan eficiente. En la práctica, sin embargo, las computadoras analógicas son irremediablemente inexactas; cuatro dígitos decimales significativos de precisión es a menudo demasiado pedir.

Lo que tienen las computadoras cuánticas, además de estas cantidades continuas, es el llamado teorema del umbral. Es decir, si el error de una computadora cuántica se puede mantener por debajo de un determinado umbral específico, existen algoritmos de corrección de error cuántico que permiten que esa computadora cuántica emule una computadora cuántica “perfecta”. Gran parte de la investigación en computación cuántica se trata de crear arquitecturas escalables que satisfagan el teorema del umbral. Parte de esto es asegurarse de que los elementos de computación cuántica, que pueden involucrar estados entrelazados, no interactúen con su entorno y colapsen en un estado propio (“decoherencia”). Pero este problema de la decoherencia no existe porque el enredo es una “proto-medición” sino porque los sistemas cuánticos (ya sean partículas individuales o un conjunto de partículas) son notoriamente difíciles de evitar que interactúen con el entorno en el que existen.

El entrelazamiento cuántico NO es una medida de un fenómeno cuántico. Estos son dos conceptos muy diferentes en mecánica cuántica. El entrelazamiento cuántico es una propiedad intrínseca de un sistema cuántico que surge debido a la linealidad de las ecuaciones cuánticas subyacentes.

Por ejemplo, en el caso de un electrón no relativista, la ecuación cuántica que lo describe es la ecuación de onda de Schroedinger. Esta es una ecuación lineal que significa que una superposición lineal de 2 soluciones también es una solución de esta ecuación.

De aquí proviene el enredo cuántico. Un electrón en un estado (también conocido como estado propio) puede superponerse con otro electrón idéntico en otro estado propio idéntico. La teoría del campo cuántico asegura que todos los electrones son exactamente iguales. Un ejemplo es el par de electrones Cooper en un superconductor. Este par se puede usar para hacer un qubit, la unidad fundamental de cálculo en una computadora cuántica.

La medición o, más precisamente, la medición clásica juega un papel fundamental en la interpretación estándar (Copenhague) de la mecánica cuántica. Pero no es intrínseco a las ecuaciones de la mecánica del quatum. Solo cuando se realiza una medición clásica en un objeto cuántico, la función de onda colapsa, lo que conduce a un valor observado de una propiedad física del sistema cuántico. El instrumento de medición debe ser lo suficientemente grande como para estar en el dominio clásico.

Por ejemplo, el giro de un electrón es un concepto mecánico completamente cuántico sin análogo clásico. Al realizar una medición clásica en el giro de un electrón, en realidad lo mide y determina si está apuntando hacia arriba o hacia abajo a lo largo de un eje dado. Uno podría hacerlo utilizando el aparato Stern-Gerlach.

En el caso de un sistema cuántico entrelazado o más precisamente entrelazado cuánticamente al máximo, realizar una medición en un miembro colapsa la función de onda común que describe a ambos socios. Conduce a una transición instantánea de ambos socios al dominio clásico con un valor definido de la propiedad física medida, por ejemplo, orientaciones de rotación de 2 electrones. El entrelazamiento cuántico máximo impone la monogamia cuántica, lo que significa que solo 2 partículas cuánticas pueden enredarse al máximo.

El universo clásico se describe tomando algún límite apropiado de la teoría general de la relatividad de Einstein. Estas ecuaciones son muy no lineales y, por lo tanto, no permiten la superposición de 2 soluciones. Esa es la razón básica de la ausencia de enredos en el mundo clásico.

Estoy bastante satisfecho con las respuestas dadas hasta ahora, así que lo remito a estas respuestas para encontrar la respuesta real. De hecho, las computadoras cuánticas todavía están en estudio, y el enredo está relacionado con dos partículas idénticas, como los electrones, cuando mides el giro de uno puedes descubrir el giro del otro. Por lo tanto, en este caso esto Ayuda en la velocidad de los procesos, lo que significa una gran capacidad de la computadora.

El entrelazamiento cuántico es una superposición de estados de productos, no particularmente relacionados con la medición, que destruirá o colapsará la superposición. En cuanto a las computadoras cuánticas, tienen problemas fundamentales (tanto prácticos como teóricos) con su funcionamiento y dudo que alguna vez compitan con las computadoras clásicas.

¿Qué problemas han resuelto las computadoras cuánticas en este momento?