Habr, hola! Quiero compartir mis pensamientos que surgieron como resultado del estudio de problemas relacionados con la computación cuántica. Pido disculpas por el hecho de que no hay una imagen en la publicación, pero creo que cualquier imagen solo será confusa y alejará la esencia del problema. Me alegraría si alguien comenta algo y me ayuda a comprender estos problemas más profundamente ...
Planteamiento del problema
Para empezar, la construcción de computadoras cuánticas requiere una base teórica bastante sólida, libre de paradojas y contradicciones. La mecánica cuántica apareció hace mucho tiempo, pero estaba incompleta debido a inconsistencias conocidas por todos.
El obstáculo más importante en mi opinión fue la falta de formalización del concepto de colapso de la función de onda. Y excluir el papel de la conciencia subjetiva del proceso de medición. Como la teoría no se revirtió en diferentes interpretaciones, todo se redujo al hecho de que debe haber un observador en algún lugar, que al final decidirá lo que realmente está sucediendo. Lo absurdo de la situación fue resumido por Einstein, como siempre en su forma irónica, pero bastante dura para todos los visionarios: "¿Realmente crees que la Luna no existe hasta que la miras?". Pero a pesar de esto, el propio Einstein no pudo presentar un concepto que elimine las contradicciones y esté de acuerdo con los resultados de los experimentos.
Interpretación existencial
Sin embargo, desde la época de Einstein, la ciencia no se ha detenido y se han llevado a cabo muchos experimentos, esbozando aproximadamente el paisaje de la realidad cuántica. La dirección más importante de los experimentos es la refutación de la teoría de los parámetros ocultos y el estudio del enredo de partículas. Las fantasías de los experimentadores solo pueden ser envidiadas. De los experimentos más audaces en su absurdo, fue este: primero tomemos medidas en partículas, y solo entonces algún día las confundiremos. Por supuesto, nada ayudó: las partículas en las mediciones aún se comportaron como un todo, incluso si estaban confundidas después del experimento. Lo que lleva a pensamientos bastante interesantes.
Los físicos comenzaron a preocuparse de que todas las interpretaciones disponibles limitaran el pensamiento científico y comenzaron a buscar una solución al problema. El resultado de estos esfuerzos fue la llamada "interpretación existencial" de la mecánica cuántica, y sus conceptos principales fueron la decoherencia, la regeneración y la teoría de las mediciones continuas. Creo que el artículo se convirtió en el trabajo científico clave sobre este tema:
V. LA DECOGENCIA DE Zurek Y LA TRANSICIÓN DEL MUNDO CUÁNTICO AL CLÁSICO Los Alamos Science, número 27 2002.
El significado básico de la interpretación existencial en términos clásicos era el siguiente: todo el universo, o más bien todos los subsistemas cuánticos que interactúan con las partículas en estudio, fue declarado como un observador y un dispositivo de medición. Y las propiedades clásicas del objeto surgen como resultado del promedio de todas estas interacciones.
Lo principal que dio esta teoría fue que ahora podríamos hacer una descripción del mundo en términos puramente cuánticos, sin preocuparnos de cómo se ve, por así decirlo, en el mundo real. Ahora podemos cambiar a las propiedades clásicas de los objetos en cualquier momento utilizando el aparato matemático de decoherencia.
Extraño mundo cuántico puro
Inmediatamente se sacaron muchas conclusiones sobre las propiedades fundamentales de un mundo puramente cuántico. Todo esto estaba implícito antes, solo que ahora ha adquirido una forma más concreta y estable. Aquí hay algunas ideas interesantes sobre los sistemas cuánticos:
- En principio, un sistema cuántico no se puede copiar (con la advertencia, sin destruirlo, lo que esencialmente no es importante). Un poco distraído, diré que esto elimina la conocida paradoja filosófica de copiar la mente. Ya que básicamente no se puede copiar.
- Dos sistemas cuánticos que una vez entraron en interacción ya no pueden separarse fundamentalmente y considerarse por separado el uno del otro.
- Sin embargo, al tener información completa sobre un sistema cuántico, no podemos decir lo mismo sobre sus componentes. Es difícil de imaginar, porque en física clásica ocurre lo contrario: obtenemos conocimiento completo sobre el sistema solo si describimos completamente sus componentes y además describimos la interacción entre ellos.
Las consecuencias de aplicar la teoría de la decoherencia a la cosmología también son interesantes. Según una descripción cuántica pura, el universo se originó, o más bien ocurre continuamente, a partir de una llamada fuente cuántica no local. Las leyes físicas aparecen como resultado de la interacción de los componentes cuánticos de esta fuente entre sí. Hay una especie de condensación de la realidad. Todavía puedes imaginar el mundo clásico como una imagen de interferencia de la realidad cuántica. Todas las cantidades físicas y constantes se obtuvieron como resultado del consenso de los componentes cuánticos.
Puede imaginarse esto como si lanzáramos un grupo de personas en el continente y viéramos cómo se forma un estado a partir de ellas con sus propias leyes. O el proceso de formación de normas técnicas. La pregunta de por qué la masa del electrón se correlaciona tan bien con la masa del protón, y todas las demás preguntas sobre la buena relación de constantes fundamentales ahora se parecen a "¿Por qué las baterías AAA encajan tan bien en radios y linternas?".
En principio, la estructura de nuestro universo, como parte de un universo cuántico, puede explicarse desde el punto de vista del llamado darwinismo cuántico (existe tal teoría: los estados cuánticos están luchando por el derecho a participar en la decoherencia) y un principio antrópico débil (dónde estaría sin él :)
Por lo tanto, todas las cantidades físicas son la proyección de información cuántica sobre una base de consenso. Y al administrar la información cuántica, podemos hacer cualquier cosa con estas cantidades (lo que sucede cuando funcionan las computadoras cuánticas).
Entonces, ¿qué hay con el libre albedrío?
Volviendo a la analogía con el estado, me gustaría especular un poco más en estos términos.
Uno puede imaginar un país en el que las leyes no sean prohibitivas, sino permisivas. Supongamos, al principio, que se dice que todo está generalmente prohibido, si no está permitido por ninguna ley. Entonces, digamos, para que los ciudadanos puedan respirar y emitir una serie de leyes. La primera ley permite a los ciudadanos tener pulmones y otros órganos respiratorios. La segunda ley les permite entrar en contacto con el aire. El tercero es tomar un respiro. Cuarta exhalación. Y así sucesivamente.
Está claro que esto no tiene sentido y que un país con este enfoque no durará mucho. Otro enfoque es más correcto. Primero, el derecho a vivir se declara a todos y en todas partes y, como caso especial, a respirar. Para que nadie, Dios no lo quiera, olvide esto, está escrito en la Constitución. Además, en las leyes solo se encuentran las restricciones requeridas para una convivencia cómoda y la respiración de los ciudadanos, por ejemplo, no fumar en lugares públicos.
A menudo puede encontrar frases como, porque en la Constitución todo está bien escrito, tenemos derecho a la vivienda, la educación, la atención médica y la capacitación, pero en realidad no hay nada. Estas preguntas reflejan una visión primitiva de cómo funciona el sistema legal, y de hecho cualquier otra basada en el consenso de los componentes soberanos.
Sorprendentemente, la descripción clásica no cuántica del mundo es precisamente de naturaleza permisiva, de ahí su total incapacidad para explicar muchos fenómenos.
Desde el punto de vista de una descripción cuántica pura del mundo, la pregunta "¿Cómo surge el libre albedrío de las leyes físicas?" infiel e ingenuo. La pregunta correcta será: "¿Cómo las leyes físicas establecidas por las interacciones limitan el libre albedrío inherente a los sistemas cuánticos?"
Después de todo, un sistema cuántico sin interacciones es completamente gratuito: está inmediatamente en todos sus estados a la vez y ha logrado todo lo posible.
Fuiste invitado a dos fiestas a la vez. Su esencia cuántica se desgarra de inmediato y allí y allí. Y mentalmente, en el ámbito de la libertad absoluta, ya has estado allí y allí. Pero las leyes de la decoherencia te dicen que las partes están divididas en el espacio. Y al mismo tiempo puedes estar allí o allí. Como resultado, eliges con cierta probabilidad, que depende solo de tu libre expresión soberana de voluntad.
¿O tal vez no ir a una fiesta sino quedarse en casa?