سحر الكم في الحياة

D-Wave حاسوب ثابت

تكمل هذه المقالة سلسلة من المنشورات المخصصة للتحليل النقدي لسحر الكم: geektimes.ru/post/285378 و geektimes.ru/post/285490 . لسبب ما ، يزعج هذا المصطلح بعض أتباع الدين الجديد. لكنني لم أخترعها ، ولكن استعرتها من أحد كهنةها ، أو على الأقل من المبادرين ، الذين كانوا يحاولون نشر مجلة وكتب كتابًا باسم royallib.com/book/doronin_sergey/kvantovaya_magiya.html . بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي اسم الشركة الأمريكية MagicQ ، التي تعمل في أنظمة الترميز الكمومي ، على جزء من عنوان هذه المقالة قبل الواصلة. هنا حاولت التكهن بالتقنيات الموجودة في العالم الحقيقي ، والتي ترتبط عادةً بالتشابك الكمي بمعنى مفارقة EPR.

ما هي الخوارزمية الأديباتية؟

من المعروف أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية الكاملة التي تعمل مع سجلات مع وحدات البت المعقدة لا توجد حتى الآن. هناك فقط إعدادات تجريبية يمكنها القيام بشيء بعدد محدود من وحدات البت. على سبيل المثال ، يقولون أنه في عام 2001 ، تمكنت شركة IBM من تحليل الرقم 15 إلى عاملين بسيطين باستخدام خوارزمية Shore ، باستخدام 7 كيلو بت. لكني لم أستوف المعلومات التي استسلمت لها بعض الأرقام الأخرى لهذا الجهاز. ربما كان يبدو سيئًا ، ولكن يبدو لي أنه من الأصح أن نطلق عليه ليس جهاز كمبيوتر ، ولكن تجربة جسدية فريدة من نوعها.

فلنوضح أولاً معنى "الكمبيوتر الكمّي الكامل". هذا هو الجهاز الذي ينفذ الحوسبة الكمومية المتوازية (انظر الفقرة "كمبيوتر الله" في geektimes.ru/post/285490 ). إذا لم يكن الأمر كذلك ، فإن الحديث عن كمبيوتر كمومي يعني خداع الناس. فيما يتعلق بتقدم وآفاق التقنيات الكمومية ، فإن الصحفيين وحتى العديد من العلماء يشاركون بنجاح كبير في ذلك. تجدر الإشارة إلى أن تقنيات الكم ، بشكل عام ، قد استخدمت منذ 60 عامًا - منذ إنشاء الماسر الأول ، ثم الليزر. اليوم ، هناك أجهزة كمبيوتر تستخدم التأثيرات الكمية.

أمثلة على هذا الكمبيوتر هي منتجات D-Wave www.3dnews.ru/822671 . من المعروف أن المعالجات ذات سجلات 128 و 512 و 1024 وحتى 2048 كيلوبايت ، التي تقدمها D-Wave بشكل فعال ، لا تشكل حالات متشابكة. على الرغم من أن مجموعات مكونة من 8 كيوبتات (كيوبت) يقال أنها متشابكة داخل نفسها ، لا يزال هناك خلط بين الكيوبتات الفردية (القليلة). لا يُعرف إلا القليل عن الصندوق الأسود ، وهو حرفيا جهاز كمبيوتر D-Wave.

ومع ذلك ، فمن المعروف أنها تنفذ ما يسمى ب خوارزميات ثابتة. يستخدمون تأثير إعادة توزيع الطاقة بين الحبار ("الكيوبتات") ، حيث يرتاح السجل إلى حالة التوازن الديناميكي الحراري. في نفس الوقت ، من الممكن حل فئة ضيقة جدًا من المشاكل المتعلقة بالتحسين الصحيح. ومع ذلك ، يُزعم أنه من بينها مشكلة البائع المتجول ، والتي يتم حلها بشكل أسرع من أي كمبيوتر فائق. إنه بالتأكيد يترك انطباعًا! من الواضح أننا نتحدث عن التحسين المحلي ، أي عن التحسين التدريجي لمسار عشوائي في فئة تلك المسارات القريبة منه إلى حد ما. ومع ذلك ، من وجهة نظر عملية ، تعمل خوارزميات التحسين المحلية ، كقاعدة ، بكفاءة.

ما هي الخوارزمية الأديباتية؟ سأحاول شرح ذلك بمثال توصلت إليه بنفسي. ربما تعمل الخوارزميات في D-Wave بشكل مختلف تمامًا. لكن لا يمكنني أن أتخيل كيفية استخدام عملية إعادة توزيع الطاقة في نظام الكوبيتات بطريقة أخرى. احكم بنفسك كيف تبدو معقولة. على أي حال ، يجب ألا تكون خوارزمية التحسين غير مثيرة للاهتمام. مجدي تقنيا!

في هذا الصدد ، مصطلح "كيوبت" ليس مناسبًا تمامًا ، لأنه المزيد من الدول مرغوب فيه. هناك كلمة مناسبة "kudit". من حيث المبدأ ، هذا هو نفس الكيوبت ، إلا أنه ليس لديه 2 ، ولكن رقمًا تعسفيًا $$$d$ الشروط الأساسية. في حالة كيوبت ( $$$d = 2$ ) يمكن اعتباره بشكل ثابت ، ولكن لا يزال يفترض أن D-Wave تستخدم kudits للبعض $$$d \ geq 2$ . ودعونا نذهب أبعد من ذلك ، بحجة أن تراكبات حالات القاعدة ليست ضرورية في هذه الحالة. لتنفيذ الخوارزمية الأديباتية ، يكفي وجود عناصر بيانات ، يمكن أن يكون كل منها في أحدها $$$d$ الطاقة (الثابتة) والانتقال من واحد إلى آخر في تفاعلات مع العناصر القريبة بما فيه الكفاية. يتكون السجل من $$$n$ مثل "kudits" (سوف نسميهم في المستقبل).

تتيح لك العثور على الوظيفة القصوى $$$z_1 + z_2 + \ ldots + z_n$ تحت الظروف

$$

$$\ sum_ {j = 1} ^ n m_j \ cdot z_j = K \ qquad z_j \ geq 0 \ qquad z_j \ في {\ mathbb Z}$$

احتمالات $$$m_j$ و $$$K$ هي أعداد صحيحة غير سالبة. من الضروري إيجاد حل (عدد صحيح) لمشكلة التحسين هذه. فيما يلي مثال على كيفية ظهورها.

قم بتحويله عن طريق إدخال متغيرات جديدة $$$x_j = z_j / M$ أين $$$M = NOC (m_1، m_2، \ ldots، m_n)$ . بمناسبة $$$Q = K / M$ نحصل على المشكلة المكافئة: ابحث عن الحد الأقصى $$$x_1 + x_2 + \ ldots + x_n$ تحت الظروف

$$

$$\ sum_ {j = 1} ^ n m_j \ cdot x_j = Q \ qquad x_j \ geq 0 \ qquad \ qquad (1)$$

نفترض أن مستويات الطاقة متباعدة على قدم المساواة $$$\ Delta E$ . لتشغيل الخوارزمية يتبع للجميع $$$j$ تعيين رقم غطاء المحرك $$$j$ إلى حالة من الطاقة $$$m_j \ Delta E$ ، أي نقلها إلى $$$m_j$ - مستوى الطاقة عشر (يبدأ من الصفر).

دع القيمة الحالية للمتغير $$$x_j$ تحدد من المعادلة $$$E_j = m_j \ Delta E \ cdot x_j$ أين $$$E_j$ - الطاقة $$$j$ - اذهب kudit. ثم كل القيم الأولية $$$x_j = 1$ . في عملية إعادة توزيع الطاقة بين قيم kudits $$$E_j$ التغيير الذي يحاكي التغيرات في الكميات $$$x_j = E_j / (m_j \ Delta E)$ .

الآن سنوفر للسجل فرصة الدخول بشكل مستقل إلى حالة التوازن الديناميكي الحراري. في هذه العملية ، ستقوم kudits ذات الطاقة الأعلى بنقلها لإغلاقها مع kudits ذات طاقة أقل في عدة أجزاء. $$$\ Delta E$ . ضع في اعتبارك تفاعل الزوج عند الطاقة $$$k \ Delta E$ ينتقل من عنصر بالطاقة $$$E_p$ للعنصر بالطاقة $$$E_q$ . ثم القيم الجديدة للمتغيرات $$$x_p$ و $$$x_q$ تُعطى بالتعبيرات:

$$

$$x_p '= x_p- \ frac {k} {m_p} \ qquad x_q' = x_q + \ frac {k} {m_q} \ qquad \ qquad (2)$$

من الواضح ، لمثل هذه "المعاملات" في معظم الحالات $$$m_p> m_q$ ، أي الطاقة الأولية $$$p$ - اذهب kudit أكثر من $$$q$ - اذهب. ثم يتبع ذلك من (2) ذلك $$$x_p '+ x_q'> x_p + x_q$ أي أن قيمة الوظيفة الهدف زادت من $$$\ sum_j x_j$ من قبل $$$\ sum_j x'_j$ . في نفس الوقت $$$z'_p = Mx'_p = M \ left (x_p- \ frac {k} {m_p} \ right) = z_p-k \ frac {M} {m_p}$ كله لو كان كله $$$z_p$ .

نظرًا لأن العملية ثابتة ، لا تتغير الطاقة الإجمالية للنظام. لذلك

$$

$$\ sum_ {j = 1} ^ n m_j \ cdot x_j '\ cdot \ Delta E = \ sum_ {j = 1} ^ n E'_j = \ sum_ {j = 1} ^ n E_j = \ sum_ {j = 1} ^ n m_j \ cdot x_j \ cdot \ Delta E = Q \ Delta E$$

الذي يتضح منه أن القيم الجديدة $$$x'_j$ استيفاء التقييد (1).

بعد إنشاء التوازن الديناميكي الحراري في النظام (سيحدث هذا بسرعة كبيرة) ، يبقى حساب قيم طاقة kudits $$$E_j$ تقسيمها إلى $$$m_j \ Delta E$ واضرب في $$$M$ . احصل على حل المشكلة الأصلية $$$z_1 و z_2 و \ ldots و z_n$ . لاحظ أنه في كل خطوة من خوارزمية الأرقام $$$z_j = Mx_j$ هي أعداد صحيحة ، أي يتم حل مشكلة التحسين الصحيح. نلاحظ أيضًا أن الحل الناتج سيكون مثاليًا محليًا ، ولكن ربما في الممارسة العملية سوف يناسبنا.

المثال الحقيقي على المشكلة المدروسة هو ما يلي (اخترع مرتجلاً). تتيح لك خدمة أكبر عدد من العملاء $$$n$ البنود لكل منها يجب أن تدعى $$$z_j$ الشخص. في الوقت نفسه ، لدى الشركة مبلغ نقدي $$$K$ والتي يجب إنفاقها على هذه العملية حسب الميزانية وتكلفة خدمة عميل واحد في الفقرة $$$j$ متساوون $$$m_j$ .

على ما يبدو ، بهذه الطريقة تقريبًا ، تحل أجهزة الكمبيوتر D-Wave فئة ضيقة جدًا من مشكلات التحسين ، والتي ، مع ذلك ، ذات أهمية عملية. على سبيل المثال ، قام الحرفيون من Google الذين يستخدمون خوارزميات ثابتة بتعليم D-Wave التعرف على صورة سيارة في صورة. ومع ذلك ، فإن منتجات هذه الشركة ، على الرغم من أنها ذات أهمية كبيرة ، بعيدة كل البعد عن أي كمبيوتر عالمي كمومي حقًا.

رادار الكم من الدولة الوسطى

معلومات غريبة للغاية تدعي أن الصين نجحت في اختبار رادار بنجاح باستخدام أزواج من الفوتونات المتشابكة ، تعمل على مسافة تصل إلى 100 كم وقادرة على جعل تكنولوجيا الرادار عديمة الفائدة - spisniknews.com/military/20161004/1045974842/china-quantum-radar-stealth. أتش تي أم أل هذا المورد الإعلامي موالي للغاية للصين وأقل تأييدًا لروسيا. شجاع مثل agitprop))

على ما يبدو ، فإن الصين تخادع بالفعل القوة والأهم أنها أتقنت التقنيات المعقدة وتستخدمها في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ، وكذلك في الرادار. فكرة مثل هذا الرادار واضحة تمامًا ، إذا كنت تؤمن بالسحر الكمي. تم القبض على أحد الفوتونيين المتشابكين في الاستقطاب في التجويف البصري في شكل موجة قائمة ، والثاني ذهب للوفاء بالهدف (B2 Spirit). بمجرد أن تنعكس من سطح الجسم ، على الفور ، بسبب الانكسار الجزئي ، مع احتمال أكثر من 0.5 ، اكتسبت استقطابًا متعامدًا على مستوى انعكاس السقوط. هذا يعني أن حالة الاستقطاب لأحد فوتوني الزوجين قد تغيرت. وفقا ل EPR - النموذج (المعروف أيضا باسم السحر الكمومي) استقطاب الفوتون الثاني - الذي مفقود في الرنان ، قد تغير أيضًا. بما أن هذا لم يحدث مع زوج فوتوني واحد ، ولكن مع العديد ، يمكن الكشف عن تغيير في استقطاب المجال في التجويف. فهمت يا روح؟ الآن سوف نطرد روحك باسم أفكار ماو الساطعة! )))

من المهم الانتباه إلى حقيقة أن اكتشاف الهدف لا يحدث عندما يعود الفوتون المنعكس إلى جهاز الإرسال ، ولكن فور أن ينعكس من الجسم. من السهل أن نفهم أن هذا يتعارض بشكل صارخ مع SRT. في الواقع ، دع شعاع الليزر مع الفوتونات التي تدخل أزواج متشابكة تتألق في اتجاه ثابت. حالما صادف B2 المشؤوم شعاعًا ، في نفس اللحظة حدد محاربو PLA السمت والارتفاع للهدف. لقد كانوا يعرفون هذه الزوايا مسبقًا عندما حددوا اتجاه الشعاع ، لكن الأمريكي أعلن عن اجتماعه مع الشعاع قبل أن يمكن رؤيته في هذا المكان! إذا لم يتجاوز الحد الأقصى المسموح به لمعدل الإشارة $$$s = 299792458$ م / ث ، ثم ماذا؟

أتباع ومحبي السحر الكمومي ، هذه الحقيقة لا تهتم. لطالما كان من المعتاد شرح التأثيرات الغريبة بقول أن قوانين الفيزياء مكتوبة في الفضاء الكلاسيكي ، وأن الفيزياء الكمومية تخترق أبعد من ذلك ، حيث تنطبق قواعد أخرى (شيء مثل اختراق مساحة منحنية بثقب أسود يقلل بشكل كبير من المسافة بين النجوم). لا أفترض أن أعيد إنتاج التفسيرات الفلسفية بدقة على أساس الإيمان بالمعجزات الكمومية. ولكن بناءً على الفيزياء التي أكدتها التجارب ، لا يمكن أن يحدث هذا.

إذن ، رادار الفوتون الخيالي هو خيال؟ نعم ولا. في الشكل الذي وصفته مازحا - نعم بالتأكيد. ولكن يمكنك تصور آلية تشغيل هذا الرادار ، الذي له طبيعة كمية بحتة. لذلك ، لا تنشأ أزواج متشابكة. بدلاً من ذلك ، ينقسم كل فوتون إلى وضعين ، أحدهما يبقى في الرنان ، والآخر يتم إرساله للقاء لهذا الغرض (انظر الاقتباس من Dirac في ص. Aspe Experience على geektimes.ru/post/285378 ). بعد عودة الوضع المنعكس وامتصاص الرادار للفوتون بأكمله ، يضعف المجال في التجويف. مع وجود عدد كبير من الفوتونات ، يمكن اكتشاف ذلك.

عند تقييم هذه الاعتبارات ، من المهم أن نفهم أن الفوتون ليس لديه تمثيل شرودنغر. وهذا يعني أنه ليس لها موقع في الفضاء. الفوتون موجود أينما يوجد مجال يكون جزءًا منه ، بشكل تقريبي. في هذه المناسبة ، من المفيد قراءة مقدمة كتاب "مبادئ ميكانيكا الكم" ديراك ، حيث يناقش الفوتونات. لا يستغرق الأمر سوى بضع دقائق ، ولكنه يساعد على التخلص من الصورة المتطفلة للفوتون - وهو جسيم نقطي ، والذي يكمن وراء التفسير الخاطئ لتجارب Aspe.

وهكذا ، على ما يبدو ، يحدث الموقع المعتاد ، ولكن مع الفوتونات. من الواضح أن جزءًا صغيرًا منهم فقط يعود إلى الرادار. ومع ذلك ، فإن وضع الفوتون المنعكس سيكون موجة متناثرة ، لذا فإن احتمال عودته إلى مكان الإشعاع ليس صغيرًا. كل هذه الاعتبارات الارشادية ، بالطبع ، قد تكون خاطئة. ومع ذلك ، فإن تفسيري يعتمد على CM ولا يجذب كيانات صوفية مثل حالات متشابكة من الجسيمات البعيدة بلا حدود.

هناك شيء واحد واضح: لقد أنشأ الصينيون رادارًا فوتونيًا يسمح لهم باكتشاف الطائرات خارج خط الرؤية. هذا هو نجاح تقنيات الموجات الضوئية والضوئيات. من الممكن أن يزيد هذا الرادار من ضعف الطائرات الشبحية. لكن من غير المحتمل أن يتدخل السحر الكمي ، على الرغم من أن الصينيين أنفسهم يؤمنون بعكس ذلك.



بالاعتماد على مقال حول هذا الموضوع ، رائع: engengengering.com/the-chinese-have-allegedly-developed-a-quantum-radar-that-can-detect-american-stealth-planes ، والتي لم أتمكن من اكتشافها دون معرفة الاختصارات. من الواضح أن هذا لا يرتبط بالفوتونات المتشابكة. يبدو وكأنه موقع منتظم مع الفوتونات.



في هذا الشكل ، من نفس المادة ، بقدر ما يمكن للمرء أن يحكم ، مبدأ تشغيل رادار دوبلر.

التشفير والتشتت المعلمي العفوي

كانت أنظمة التشفير الكمومي موجودة منذ عقود ، إن لم يكن أكثر. يتم خلطها باستمرار مع السحر الكمي ، ولكن ، على ما يبدو ، لا علاقة لها بهذه الأنظمة. كمثال ، خذ بعين الاعتبار خوارزمية إنشاء المفتاح الخاص BB84 الموصوفة هنا en.wikipedia.org/wiki/Quantum_Cryptography .

تعتمد آلية الحماية على حقيقة أنه إذا اعترض مهاجم إيفا قليلاً يحمله فوتون مستقطب ، فستضعها في حالة استقطاب ، والتي قد تختلف عن تلك التي حددتها أليس. أثناء التحقق من البتات المرسلة بين أليس وبوب ، سيتم الكشف عن هذا التغيير في الاستقطاب. يتم استخدام التأثير الكمي - انتقال الفوتون إلى حالته الخاصة من الاستقطاب المقاس ، ولكن EPR - لا علاقة له بالتشابك.

وهكذا ، تلعب الأنظمة الفعلية للتشفير الكمي دور حجة مهمة لصالح السحر الكمي ، ولكنها في الواقع ليست كذلك. أما بالنسبة للنتائج النظرية في هذا المجال ، استنادًا إلى EPR - التشابك ، فإن جدواها الجسدية ترتبط بنفس المشاكل الأساسية مثل النقل عن بعد والحوسبة الكمومية geektimes.ru/post/285490 .

توفر المقالة الرائعة engengering.com/the-chinese-have-allegedly-developed-a-quantum-radar-that-can-detect-american-stealth-planes صورة تصور تشتت المعلمات العفوية للفوتون كمصدر افتراضي للأزواج المتشابكة لرادار الكم . يُعتقد أنه خلال هذه العملية ينقسم الفوتون الذي يمر عبر بلورة غير خطية تلقائيًا إلى فوتونين متشابكين في الاستقطاب. هذا تأثير ضعيف معروف في أواخر الستينيات. يطلق على الزوجين الناتجين biphoton ؛ من الناحية النظرية ، اتضح أنه مربك.



الانتثار العشري المعلمي (التحويل التلقائي لأسفل)

لكن هل ينشأ هنا فوتونان بالفعل ، كما هو موضح في الشكل ، أم سيكون من الأصح الحديث عن وضعين لفوتون واحد عند الخروج من البلورة؟ أي عن شيء مثل الانكسار؟ في بعض المقالات حول هذا الموضوع ، يكتب المؤلفون بحذر أن انحلال الفوتون إلى قسمين لا يجب أن يؤخذ حرفيا. إذا حكمنا من خلال حقيقة أن هذا التأثير قد تم اكتشافه من خلال تداخل "فوتونات الزوج" ، فيمكن القول بثقة أن الزوج لا ينشأ هنا. والحقيقة أن الفوتون ، وفقًا لـ CM ، يمكن أن يتداخل مع نفسه فقط! في كتابه الأساسي P.A.M. يكتب ديراك مباشرة أن اثنين من الفوتونات المختلفة لا يتدخلان أبدًا (انظر المقدمة). من المفترض أن هذا الظرف لن يؤثر بشكل كبير على نظرية الانتثار البارامترية العفوية. ومع ذلك ، فإنه سيخرج عمودًا مهمًا من أسطورة الفوتونات المتشابكة التي تظل كذلك بعد التشتت على مسافات عشرات ومئات الكيلومترات (EPR - التشابك). بالطبع ، تحتاج هذه المسألة إلى بحث دقيق.

نتيجة ثلاث منشورات تعبر عن وجهة نظري الشخصية. السحر الكمومي ليس له أسس نظرية ، هو نتاج تكهنات عشوائية مع شكلية إدارة الجودة ، وفي الواقع ، لا يتم تأكيده من خلال التجارب. تم تفسير تجارب Aspe الأساسية بشكل خاطئ على أساس الفكرة الكلاسيكية بأن الفوتونات المنبعثة في سلسلة واحدة لها قيم ذاتية من العزم والعزم الزاوي في نفس الوقت (وهو أمر مستحيل بسبب CM و QED). EPR - لا يتم تجسيد النموذج في تقنيات كمومية حقيقية تتعارض مع ما هو معتاد في التفكير تحت ضغط الصحفيين وليس علماء الضمير. يفتقر المجتمع العلمي بشدة إلى تقييم نقدي لهذا النموذج ، الذي أصبح في الواقع عقيدة.

ملاحظة: إن مقالاتي لا تشكك بأي شكل من الأشكال في ميكانيكا الكم. العكس من أتباع السحر الكمومي هو دليل على عدم الأمانة المذكورة أعلاه.