Habr, hallo! Ich möchte meine Gedanken teilen, die sich aus der Untersuchung von Fragen im Zusammenhang mit Quantencomputern ergeben haben. Ich entschuldige mich für die Tatsache, dass der Beitrag kein Bild enthält, aber ich denke, dass jedes Bild nur verwirrend sein und vom Kern des Problems wegführen wird. Ich würde mich freuen, wenn jemand etwas kommentiert und mir hilft, diese Probleme besser zu verstehen ...
Problemstellung
Der Aufbau von Quantencomputern erfordert zunächst eine ziemlich solide theoretische Grundlage, die frei von Paradoxien und Widersprüchen ist. Die Quantenmechanik erschien vor langer Zeit, war aber aufgrund der allen bekannten Inkonsistenzen unvollständig.
Das meiner Meinung nach wichtigste Hindernis war das Versäumnis, das Konzept des Wellenfunktionskollapses zu formalisieren. Und schließen Sie die Rolle des subjektiven Bewusstseins vom Messprozess aus. Da die Theorie nicht in unterschiedlichen Interpretationen auf den Kopf gestellt wurde, kam es darauf an, dass es irgendwo einen Beobachter geben muss, der am Ende entscheidet, was wirklich passiert. Die Absurdität der Situation wurde von Einstein wie immer in seiner ironischen, aber ziemlich harten Art gegenüber allen Visionären zusammengefasst: „Glaubst du wirklich, dass der Mond nicht existiert, bis du ihn betrachtest?“. Trotzdem konnte Einstein selbst kein Konzept vorlegen, das Widersprüche beseitigt und mit den Ergebnissen der Experimente übereinstimmt.
Existenzielle Interpretation
Trotzdem ist die Wissenschaft seit Einsteins Zeiten nicht stehen geblieben und es wurden viele Experimente durchgeführt, die die Landschaft der Quantenrealität grob umreißen. Die wichtigste Richtung der Experimente ist die Widerlegung der Theorie der verborgenen Parameter und die Untersuchung der Teilchenverschränkung. Die Fantasien der Experimentatoren können nur beneidet werden. Von den gewagtesten Experimenten in seiner Absurdität war dies: Nehmen wir zuerst Messungen an Partikeln vor, und erst dann werden wir sie eines Tages verwirren. Natürlich half nichts - die Partikel in den Messungen verhielten sich immer noch als Ganzes, auch wenn sie nach dem Experiment verwirrt waren. Was zu sehr interessanten Gedanken führt.
Die Physiker begannen sich Sorgen zu machen, dass alle verfügbaren Interpretationen das wissenschaftliche Denken einschränkten, und begannen, nach einer Lösung für das Problem zu suchen. Das Ergebnis dieser Bemühungen war die sogenannte „existenzielle Interpretation“ der Quantenmechanik, deren Hauptkonzepte Dekohärenz, Regeneration und Theorie kontinuierlicher Messungen waren. Ich denke, der Artikel wurde zur wichtigsten wissenschaftlichen Arbeit zu diesem Thema:
V. Zurek DEKOGENZ UND DER ÜBERGANG VON DER QUANTUMWELT ZUR KLASSISCHEN Los Alamos-Wissenschaft, Nummer 27 2002.
Die grundlegende Bedeutung der existenziellen Interpretation in klassischen Begriffen war wie folgt: Das gesamte Universum oder vielmehr alle Quantensubsysteme, die mit den untersuchten Teilchen interagieren, wurden als Beobachter und Messgerät deklariert. Und die klassischen Eigenschaften des Objekts ergeben sich aus der Mittelung über all diese Wechselwirkungen.
Die Hauptsache, die diese Theorie gab, war, dass wir jetzt eine rein quantenbezogene Beschreibung der Welt machen konnten, ohne uns Gedanken darüber zu machen, wie sie sozusagen in der realen Welt aussieht. Mit dem mathematischen Dekohärenzapparat können wir nun jederzeit zu den klassischen Eigenschaften von Objekten wechseln.
Seltsame reine Quantenwelt
Es wurden sofort viele Schlussfolgerungen über die grundlegenden Eigenschaften einer reinen Quantenwelt gezogen. All dies wurde vorher impliziert, erst jetzt hat es eine konkretere und stabilere Form angenommen. Hier einige interessante Einblicke in Quantensysteme:
- Im Prinzip kann ein Quantensystem nicht kopiert werden (mit der Einschränkung - ohne es zu zerstören, was im Wesentlichen nicht wichtig ist). Ein wenig abgelenkt werde ich sagen, dass dies das bekannte philosophische Paradox des Kopierens des Geistes beseitigt. Da kann es grundsätzlich nicht kopiert werden.
- Zwei Quantensysteme, die einmal in Wechselwirkung getreten sind, können nicht mehr grundlegend voneinander getrennt und getrennt betrachtet werden.
- Wenn wir vollständige Informationen über ein Quantensystem haben, können wir dennoch nicht dasselbe über seine Komponenten sagen. Es ist schwer vorstellbar, denn in der klassischen Physik ist das Gegenteil der Fall - wir erlangen nur dann vollständiges Wissen über das System, wenn wir seine Komponenten vollständig beschreiben und außerdem die Wechselwirkung zwischen ihnen beschreiben.
Interessant sind auch die Konsequenzen der Anwendung der Dekohärenztheorie auf die Kosmologie. Nach einer reinen Quantenbeschreibung stammt das Universum aus einer sogenannten nicht-lokalen Quantenquelle oder tritt vielmehr kontinuierlich auf. Physikalische Gesetze ergeben sich aus der Wechselwirkung der Quantenkomponenten dieser Quelle miteinander. Es gibt eine Art Verdichtung der Realität. Sie können sich die klassische Welt immer noch als Interferenzbild der Quantenrealität vorstellen. Alle physikalischen Größen und Konstanten wurden als Ergebnis des Konsenses der Quantenkomponenten erhalten.
Sie können sich das ungefähr so vorstellen, als hätten wir eine Menge Leute auf dem Festland ins Leben gerufen und beobachtet, wie aus ihnen mit ihren eigenen Gesetzen ein Staat gebildet wird. Oder der Prozess der Bildung technischer Standards. Die Frage, warum die Masse des Elektrons so gut mit der Masse des Protons korreliert, und alle anderen Fragen zum guten Verhältnis der Grundkonstanten sehen jetzt so aus wie „Warum AAA-Batterien so gut in Radios und Taschenlampen passen“.
Im Prinzip kann die Struktur unseres Universums als Teil eines Quantenuniversums vom Standpunkt des sogenannten Quantendarwinismus (es gibt eine solche Theorie - Quantenzustände kämpfen um das Recht auf Teilnahme an der Dekohärenz) und eines schwachen anthropischen Prinzips (wo wäre es ohne es :) erklärt werden.
Somit sind alle physikalischen Größen die Projektion von Quanteninformationen auf Konsensbasis. Und wenn wir Quanteninformationen verwalten, können wir mit diesen Größen alles machen (was passiert, wenn Quantencomputer funktionieren).
Was gibt es also mit freiem Willen?
Um auf die Analogie zum Staat zurückzukommen, möchte ich in diesen Begriffen etwas mehr spekulieren.
Man kann sich ein Land vorstellen, in dem Gesetze nicht unerschwinglich, sondern freizügig sind. Nehmen wir zunächst an, dass alles generell verboten ist, wenn es gesetzlich nicht erlaubt ist. Nehmen wir an, die Bürger können atmen und eine Reihe von Gesetzen erlassen. Das erste Gesetz erlaubt es den Bürgern, Lungen und andere Atmungsorgane zu haben. Das zweite Gesetz erlaubt ihnen, mit Luft in Kontakt zu kommen. Der dritte ist, Luft zu holen. Viertens ausatmen. Usw.
Es ist klar, dass dies völliger Unsinn ist und ein Land mit einem solchen Ansatz nicht lange dauern wird. Ein anderer Ansatz ist korrekter. Erstens wird das Recht zu leben jedem und überall erklärt und als Sonderfall zum Atmen. Damit niemand, Gott bewahre, dies vergisst, steht es in der Verfassung. Weiter in den Gesetzen sind nur die Einschränkungen, die für ein angenehmes Zusammenleben und Atmen der Bürger erforderlich sind - zum Beispiel, um an öffentlichen Orten nicht zu rauchen.
Oft findet man Sätze wie - das liegt daran, dass in der Verfassung alles gut geschrieben ist - wir haben das Recht auf Wohnen, Bildung, medizinische Versorgung, Ausbildung - aber in Wirklichkeit gibt es nichts. Diese Fragen spiegeln eine primitive Sichtweise der Funktionsweise des Rechtssystems wider, und zwar jede andere, die auf dem Konsens souveräner Komponenten beruht.
Überraschenderweise ist die klassische Nicht-Quanten-Beschreibung der Welt von Natur aus genau zulässig, weshalb sie nicht in der Lage ist, viele Phänomene zu erklären.
Unter dem Gesichtspunkt einer reinen Quantenbeschreibung der Welt stellt sich die Frage: "Wie entsteht der freie Wille aus physikalischen Gesetzen?" untreu und naiv. Die richtige Frage wird lauten: "Wie begrenzen physikalische Gesetze, die durch Wechselwirkungen festgelegt werden, den freien Willen, der Quantensystemen innewohnt?"
Schließlich ist ein Quantensystem ohne Wechselwirkungen völlig frei - es befindet sich sofort in allen Zuständen auf einmal und hat alles erreicht, was möglich ist.
Sie wurden zu zwei Partys gleichzeitig eingeladen. Ihre Quantenessenz wird sofort und dort und dort zerrissen. Und mental waren Sie im Bereich der absoluten Freiheit bereits dort und dort. Aber die Gesetze der Dekohärenz sagen Ihnen, dass die Parteien im Raum geteilt sind. Und gleichzeitig können Sie entweder dort oder dort sein. Infolgedessen treffen Sie mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eine Wahl, die nur von Ihrer freien souveränen Willensäußerung abhängt.
Oder vielleicht gar nicht auf eine Party gehen, sondern zu Hause bleiben?