Квантовий дарвінізм підтвердили за допомогою моделювання

Фізики змоделювали поширення квантової інформації з кубіту в навколишнє середовище і з'ясували, що остання повертає інформацію про стан системи назад, демонструючи при цьому немарковість процесу, пов'язану з надлишковим кодуванням інформації. системи. Своїми результатами дослідники поділилися в журналі Physical Review A.

З моменту виникнення квантової механіки досі вважається незакінченою дискусія про її повноту та зумовленість, розпочату ще Нільсом Бором та Альбертом Ейнштейном у середині 1920-х. У спробі вирішити ці протиріччя вчені пізніше висунули екзотичну теорію квантового дарвінізму, суть якої полягає в тому, що система з величезної кількості можливих квантових станів переходить до обмеженого набору проекцій через безперервну взаємодію з навколишнім світом, а не через наявність стороннього спостерігача. Слово «дарвінізм» у назві гіпотези відсилає схожість з теорією еволюції Чарльза Дарвіна і зводиться до того що, що під впливом довкілля залишаються ті проекції квантових станів, які передбачає класична фізика в макроскопічному світі.

Саме явище взаємодії квантової системи із зовнішнім середовищем фізикам давно відоме і зветься декогеренції, з якою дослідники активно борються, щоб збільшити час стабільної роботи кубитів і ефективність квантових обчислень.

Таиза Мендонса (Taysa Mendonça) из Университета Сан-Паулу совместно с коллегами из Бразилии, Великобритании и Италии использовали численное моделирование для того, чтобы изучить поток информации из квантовой системы в окружающую среду конечного размера. В качестве модели системы с единственным кубитом физики использовали спин углерода из группы CH2 молекулы адамантана (C10H16), помещенный в сильное статическое магнитное поле, а сам кубит ученые связали с окружающей средой, состоящей из двух линейных цепочек по N кубит в каждой. Физики исследовали динамику этой модели во времени, так как известно, что система, связанная со средой с конечными степенями свободы, может демонстрировать немарковское поведение. Чтобы понять, как информация о состоянии системы путешествует во внешнем мире, ученые измерили квантовый аналог критерия согласия Колмогорова — так называемое расстояние следа, которое послужило метрикой на пространстве матриц плотности и обозначило меру различимости между двумя квантовыми состояниями.

В результате моделирования расстояние следа продемонстрировало немонотонность во времени, что, в свою очередь, стало свидетельством немарковости процесса передачи информации. Исследователи также заметили, что квантовая информация из начального кубита системы распространилась по цепочке кубитов окружающей среды и вернулась обратно, а сам процесс прямого и обратного обмена квантовой информацией с окружающей средой оказался квазипериодическим. При этом ученые выяснили, что поток информации прекратился, как только началась эволюция первоначальной квантовой системы. Благодаря этому физики установили качественную связь между немарковостью динамики квантовой системы и явлением избыточного кодирования информации, которое лежит в основе принципов квантового дарвинизма и косвенно подтверждает эту теорию.

Авторы работы отметили, что смоделированный ими процесс и полученные в результате данные должны продвинуть вперед исследования, связанные с распространением квантовой информации из открытой системы во внешнюю среду.

О том, что такое когерентность и декогеренция простыми словами мы писали ранее в нашем материале «Квантовая азбука: „Когерентность“».

От DrMoro

Originaltext
Diese Übersetzung bewerten
Mit deinem Feedback können wir Google Übersetzer weiter verbessern
Dieses Formular wird nicht unterstützt
Aus Sicherheitsgründen solltest du keine Informationen über diese Art von Formular senden, während du Google Translate verwendest.
OkZur Original-URL