Comments 26
измерение кубита на Альфа Центавре
Нередко встречаюсь с подобной неграмотностью. Звезда, именуемая "Альфа Центавра", названа так по следующим причинам:
На небе (при наблюдении с земли) есть созвездия с устоявшимися названиями. Одно из них - созвездие кетнавра (или центавра на иностранный лад). В границах созвездия видны множество звёзд. Часть из них используется в качестве точек, связав которые, мы получаем изображение созвездия. Но большая часть звёзд в созвездии в связанную линиями фигуру не входят. Это база.
Проблема - нужно как-то уникально обозначить каждую звезду на небе.
Поскольку ранее (до изобретения телескопов) видимых звёзд было относительно немного, а сложные конструкции для измерения углов на небосводе были мало кому доступны, как-то устаканился очень простой метод идентификации, на основе принадлежности звезды к тому или иному созвездию. Находишь созвездие (без всяких инструментов), а потом уже намного меньшее количество звёзд мешает отысканию нужной.
Следствием предложенного способа стала проблема поиска звезды в границах созвездия. Но это уже совсем просто. Критерием сделали яркость свечения звезды. В результате получили упорядоченный по яркости список. Осталось только дать вторую координату (после идентификатора созвездия) в каком-то привычном большинству виде. Таким видом в итоге решили сделать буквенные идентификаторы из греческого алфавита. Соответственно, первой по яркости звезде в созвездии давали имя Альфа (да, это первая буква греческого алфавита). Последующим, соответственно, давали имена Бета, Гамма и т.д.
Теперь вам не составит труда найти на звёздном небе какую-нибудь Омикрон Водолея.
Но тема текста слегка другая - как же правильно назвать звезду первой величины в созвездии Кентавра? Какие окончания должны быть в получившемся названии?
Надеюсь, что теперь читатели легко разберутся, как правильно писать названия звёзд, ну а автор текста в дальнейшем не будет допускать таких очевидных ляпов.
ЗЫ. Автор, пиши исчо. Пишешь хорошо. Хоть иногда и пропускаешь важное, но уже по мелочи. А занудствую я не злобы ради, а математической точности для.
Как эти кубиты общаются между собой на расстоянии световых лет друг от друга, как один из двух кубит "узнал", что второго кубита измерили? Это загадка вселенной
Они не общаются, они просто остаются частями единой системы. Тут больше актуален вопрос, почему эта единая система не разрушается и ее части продолжают взаимодействовать на расстоянии. Формальный ответ: потому что [общая] функция состояния этих частиц не зависит от расстояния между ними. А почему не зависит?
Потому что у запутанных частиц есть прямые ссылки друг на друга. Оптимизация такая, все ж равно эта запутанность распадается быстро если не предпринимать титанических усилий для её сохранения. Разработчики видимо решили пренебречь вероятностью появления ученых, которые станут этим злоупотреблять. Или оставили там где-то TODO и забыли.
В общем: система из n кубитов находится одновременно в 2^n состояниях (каждое состояние имеет свой вес) до тех пор, пока мы её не трогаем. Но стоит нам измерить любой кубит, как система вместе с нами и всем окружающим миром делится на две несовместимые ветви: в одной из них будут те состояния, в которых кубит равен 0, а в другой - те состояния, в которых он равен 1. Причём для нас, как наблюдателя, вероятность оказаться в мире, где кубит равен 0, равна сумме весов всех подходящих (совместимых) состояний. Все неподходящие будут автоматически "отброшены".
Измерив все кубиты, мы в итоге получим какое-то одно из состояний с некоей вероятностью. Если нас интересует общая картина их распределения, то мы можем много раз повторить весь цикл работы квантового компьютера и в итоге накопить статистику.
https://vas3k.blog/blog/quantum_computing/ - как мне кажется, вот тут неплохое введение в тему Квантовых вычислений для начала формирования бэкграунда.
Предположим, что кое-кто, не будем уточнять кто, но по злому умыслу, взял и подменил нам два наших кубита до их разделения обычными кубиками, на одном из которых выгравирована единица, а на втором ноль. Этот кое-кто сам уж не помнит, кому какой кубик остался, поэтому с вероятностью 50% на Земле кубик с нулем, и 50% с единицей. Суперпозиция, ага.
Так вот, пробуем мы на Земле открыть коробочку и измерить наш кубит, а на самом деле измеряем кубик, но не знаем об этом. Опа, а там нолик. Ага, а значиться наши товарищи, долетевшие до Альфы, значиться, Центавра, измеряют свой кубик, а там, вы не поверите, как раз единица образовалась. Такая, понимаешь, загогулина.
И вот что интересно, судари мои, что если бы мы измерили свой кубик, но получили единицу, то вот те товарищи с Центавра получили бы не единицу, а шиш с маслом, то есть нолик, нес па?
Как же это они на своей Альфе узнают, что у нас получается и делают всё напротив нас?
Вы подходите с позиции супер-детерминизма .
Но, как вы понимаете, не вам одному приходила эта идея.
Кубит можно не только тупо вскрыть и узнать его значение, но и предварительно сделать какие то преобразования, а потом подсмотреть. Со спутанным кубитом можно также преварительно провести некоторые преобразования и подсмотреть. И как бы вы не пытались объяснить результат с позиции детерминированности, всегда можно подобрать такие предварительные преобразования перед измерением кубитов, что на множестве экспериментов статистический результат измерений будет отличаться от того, что должен был бы быть при ваших объяснениях с позиции супер-детерминизма.
Если хотите, я могу в следующей части попытаться изложить https://ru.wikipedia.org/wiki/Неравенства_Белла упрощенным и понятным образом на паре примеров.
Смысл моего комментария в том, что пример с двумя кубитами слабоват для объяснения квантовой запутанности и того, насколько это круто. Но для начала объяснения пойдет, конечно.
Не берусь указывать вам, какую тему раскрывать в следующей части - на ваше усмотрение. Пишете вы хорошо, понятно, спасибо за статью.
Автор несколько раз подчеркнул, что информация, которая измеряется, это даже не вероятность, а амплитуда вероятности. Вы в контрпримере прячете этот факт под словом "забыл". То есть судить, верно ли считан кубик нельзя, ведь его исходное состояние забыто, то есть передачи информации нет. Вы конечно можете верить, можете не верить в то, что вы когда-то знали исходное состояние, и что это такой хитрый план. Но эксперимент Алана Аспе говорит об обратном.
спасибо! очень интересно, если бы поменьше формул но подробнее простым языком то было бы проще наверное воспринимать... или хотябы пояснения под формулами. а так супер вроде понятно
Ох уж эта квантовая запутанность.... что-то тут не так, не зря физики не могут её объяснить. Может перемудрили, и нет её?
Ну вот в одном из объяснений о запутанности приводят пример с перчатками: если на Альфу Центавра увезли одну из перчаток, то посмотрев на оставшуюся (например -левую), можно однозначно понять, что увезли правую. А вся запутанность состоит в том, что мы изготовили/ назвали перчатки левая и правая.
С перчаткой это абсолютно неправильная аналогия.
Если вы знаете что в Восточном полушарии сейчас день, значит в Западном полушарии - ночь. И наоборот. Чтобы в двух полушариях был день, пришлось бы разрубить планету на две части и развернуть оба полушария к Солнцу.
Точно так же со связанными частицами.
Квантовая запутанность это простое следствие из запрета Паули ("связанные" частицы, которые находятся в в одной квантовой системе, не могут иметь одинаковое физическое состояние). Нам непонятна только причина, почему связанные частицы сохраняют связь даже когда мы разводим их друг от друга на какое-то расстояние. Хотя с другой стороны, почему бы нет?
То есть непонятно, почему состояние связанности не зависит от расстояния.
Не соглашусь.
Перчатки выходят с завода попарно, сшитые из одного куска материала.
Запутаные частицы тоже "изготавливаются" одновременно, в ходе облучения лазером кокого-либо нелинейного кристалла. на выходе имеем различно парно поляризованые частицы.
вот иллюстрация процесса : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/SPDC_figure_RU.png
Т.е. одновременность и один источник получения может быть причиной "запутанности".
Вот если бы взяли 2 частицы от разных лазеров, да повернули им спин поляризаторами, одному влево, другому вправо, разнесли их на 1000 км, а потом, определив спин одного, точно узнали бы спин другого - вот это бы была истинная запутанность. Нет?
Запутанные частицы не обязательно "изготавливаются" одновременно, они могут существовать как самостоятельные частицы до момента запутывания. Например когда атом поглощает электрон, электрон становится часть квантовой системы, т.е. запутывается с другими частицами этого атома. А до поглощения электрон не является запутанным.
Запутанность появляется в тот момент, когда на частицу начинает действовать запрет Паули. Она снимается, когда запрет Паули прекращает действовать.
А откуда мы знаем, что до и после момента запутывания это те же самые частицы? Может, они слились в виртуальную частицу, которая потом распалась на пару новых частиц?
Принцип Паули тут вообще ни при чём. Он распространяется только на фермионы, а квантовая запутанность работает и для фермионов, и для бозонов -- например для фотонов.
Спасибо, не знал. В любом случае, тема интересная, хочется разобраться. Если окажется, что вывернув левую перчатку наизнанку на Земле, обнаружится, что правая на Альфе Центавра тоже вывернулась, это будет прямо фантастика.
Как эти кубиты общаются между собой на расстоянии световых лет друг от друга, как один из двух кубит "узнал", что второго кубита измерили? Это загадка вселенной. Замечу, что никакого парадокса с теорией относительности при этом не возникает.
Возможно эта связь происходит через "гиперпространство" и исследование квантовых явлений и запутанности когда нибудь приведет нас к умению телепортироваться, осуществлять гиперсвязь и т.д. как это описывают фантасты. Но можно продолжать цепляться за ОТО лишь бы не выглядеть чудаком.
Можно было бы Сферы Блоха заюзать для визуализации кубитов, имхо тоже удобно, и нагляднее, чем матрицы или кеты
Спасибо! Первая статья, из которой я что-то понял про принципы квантовых компьютеров. Аккурат для моего уровня. Очень рад, что нашёл - продолжу чтение :-)
Квантовые компьютеры. С точки зрения традиционного программиста-математика. Часть 1