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如果量子力学纠缠和测量是一样的,量子计算机如何从纠缠粒子的叠加中获益?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-08-22 08:47:59

不,量子纠缠不是“原始测量”,也没有人试图对你隐瞒任何事情。(这里是对问题细节的回应,原谅我没有时间看一个小时的视频。)

我能解释纠缠的最简单的方法是…量子系统(也就是说,只有很少自由度的系统。即由少量变量描述的系统)不是用普通数字描述的。它们的位置,动量和其他性质由狄拉克所说的“q数”来描述。电子大多数时候没有明确的位置;相反,它的位置用q数来描述。它的动量也是如此。当电子与传统仪器相互作用时,它被迫进入“本征态”:它的位置或动量或仪器所测到的任何东西暂时都是普通的数值,但它的其他属性不会。(事实上,测不准原理告诉你,如果它的位置是数值,它的动量就不能同时是数值。)

但是,仅仅因为一个电子在经典意义上没有一个明确的位置或动量,并不意味着它不受相同的守恒定律的约束,这些定律是所有物理的特征。

举个简单的实验:一个电子与另一个电子相互作用。我们不知道电子的动量。但我们知道(因为这是我们建立这个实验的方式)这两个电子的总动量。当测量其中一个电子的动量时,它将被迫进入特征态。,它将被数值化。但是动量守恒告诉你,作为结果,另一个电子的动量也必须是数值的,而且你确切地知道它的值是什么:它将是总动量和你刚刚测量的值之间的差。

这是纠缠。但你的问题不是关于纠缠;这是关于叠加的。叠加与粒子无关;它是关于状态的,可以是单个粒子的状态。

也就是说,当一个电子的动量是一个q数时,它对应于一个连续的可能的经典动量值(具有不同的概率)。当进行动量测量时,我们基本上“选择”这些值中的一个,电子的状态“坍缩”成特征态。在坍塌之前,据说它处于所有可能的经典状态的叠加中。

这种叠加在许多方面就像一个模拟(连续)量。一台使用这些量进行运算的计算机本质上是一台模拟计算机:一台在平滑连续的尺度上表示数字的计算机,而不是离散的数字。原则上,模拟计算机可以高效地完成数字计算机无法完成的任务。然而在实际操作中,模拟计算机是极其不准确的;四位有效的十进制精度通常要求过高。

量子计算机,除了这些连续量,还有所谓的阈值定理。也就是说,如果量子计算机的误差可以保持在一定的、特定的阈值以下,则存在量子误差修正算法,使量子计算机能够模拟一个“完美的”量子计算机。很多关于量子计算的研究都是关于创建满足阈值定理的可扩展架构。它的一部分是确保可能包含纠缠态的量子计算元素不会与它们的环境相互作用并坍缩成特征态(“退相干”)。但是,退相干问题之所以存在,并不是因为纠缠是一种“原始测量”,而是因为量子系统(无论是单个粒子还是粒子的集合)是出了名的难以阻止其与所处环境的相互作用。
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