यह क्वांटियर यांत्रिकी के बहुभिन्नरूपी व्याख्या के लिए समर्पित एक लोकप्रिय विज्ञान चक्र से एलीएजर युदकोवस्की के एक लेख का अनुवाद है। चक्र की शुरुआत एक हब में अनुवादित की गई थी, लेकिन तब अनुवादक स्पष्ट रूप से थक गया। यह समझा जा सकता है - सामग्री बहुत ही चमकदार है। युदकोवस्की को पेड़ पर विचार फैलाना पसंद है। दूसरी ओर, सामग्री वास्तव में जटिल है, और अलग-अलग शब्दों में एक ही चीज़ की पुनरावृत्ति एक अप्रकाशित पाठक के सिर में तस्वीर को कम से कम किसी भी तरह से रखने की अनुमति देती है। मैं पूरे चक्र का अनुवाद जारी रखने का उपक्रम नहीं करूंगा, लेकिन मैं कुछ महत्वपूर्ण लेखों का अनुवाद करने की कोशिश करूंगा।

मैं राज्य रिक्त स्थान ( शास्त्रीय और क्वांटम ) के बारे में श्रृंखला में लेख छोड़ दूंगा - अवधारणा का उपयोग बहुत अधिक किया जाता है, और तकनीकी रूप से प्रशिक्षित पाठक से परिचित होना चाहिए। और फेनमैन पथ इंटीग्रल्स को भी छोड़ दें - उन्हें उत्कृष्ट लोकप्रिय विज्ञान स्रोत में पाया जा सकता है।

लेकिन अगली पोस्ट एक महत्वपूर्ण प्रश्न का उत्तर देती है। यदि मौलिक स्तर पर "वास्तविक" दुनिया क्वांटम है, जहां सब कुछ गड़बड़ है और सब कुछ एक दूसरे को प्रभावित करता है, तो शास्त्रीय प्रणालियां कहां से आती हैं? हम "प्राकृतिक" क्वांटम घटना को आम जीवन में शायद ही कभी देखते हैं? यह वह है जिसे लेखक "क्लासिक मतिभ्रम" कहता है। उदाहरण के लिए, क्या क्वांटम कंप्यूटर के रचनाकारों को सिस्टम को "प्राकृतिक" उलझी अवस्था में रखने के लिए इस तरह के जबरदस्त प्रयास करने की आवश्यकता है?

अस्वीकरण: मैं न तो एक पेशेवर भौतिक विज्ञानी और न ही एक पेशेवर अनुवादक (साथ ही मूल के लेखक) हूं।

असम्बद्धता

क्वांटम प्रक्रिया जिसे "डिकॉयनेस" कहा जाता है, को समझने के लिए, आपको सबसे पहले यह समझने की जरूरत है कि क्वांटम स्वतंत्रता की एक विशेष स्थिति कैसे नष्ट हो जाती है - अर्थात, क्वांटम प्रणाली स्वतंत्रता की अवस्था से उलझने की स्थिति में कैसे गुजरती है।

क्वांटम स्वतंत्रता, जैसा कि हम याद करते हैं , एक विशेष, "आयताकार" आयाम वितरण की स्थिति है जो अच्छी तरह से कारक है। यही है, इसे सिस्टम के घटक भागों के वितरण के उत्पाद के रूप में दर्शाया जा सकता है, जो हमारे लिए "अलग कणों" की तरह दिखता है।

हमारे क्वांटम दुनिया में आने वाले तीमारदार पर्यटक कभी-कभी कणों के बीच कुछ विशेष रहस्यमय कनेक्शन के लिए इस तरह के "आयताकार" वितरण की अनुपस्थिति लेते हैं। इसलिए दुर्भाग्यपूर्ण शब्द "क्वांटम उलझाव।" वास्तव में, क्वांटम प्रणाली का कोई भी विकास आमतौर पर स्वतंत्रता से उलझा हुआ होता है (और इसके विपरीत नहीं), आयताकार वितरण को गैर-आयताकार में बदल देता है। स्वतंत्रता दुर्लभ और नष्ट करने के लिए बहुत आसान है।

यह समझने के लिए कि वास्तव में कौन सी शारीरिक प्रक्रियाएं उलझाव की ओर ले जाती हैं, हम शास्त्रीय प्रणाली से शुरू करते हैं। यह आंकड़ा ऊपरी ट्रैक पर एक सकारात्मक रूप से चार्ज प्रकाश गेंद की एक प्रणाली को दिखाता है और निचले ट्रैक पर एक नकारात्मक चार्ज भारी गेंद है। प्रारंभ में, दो गेंदें बहुत दूर हैं और लगभग बातचीत नहीं करती हैं। फिर हम ऊपरी पथ को कम करते हैं, गेंदों को एक साथ लाते हैं ताकि वे एक-दूसरे को आकर्षित करना शुरू करें (विपरीत शुल्क आकर्षित होते हैं)। और एक हल्की गेंद एक भारी तक लुढ़क जाती है (और एक भारी गेंद हल्की सी ऊपर लुढ़क जाती है, ठीक उसी तरह जैसे एक गिरता हुआ सेब पृथ्वी को थोड़ा सा अपनी ओर खींचता है)।

अब इस प्रणाली को क्वांटम एक के रूप में देखते हैं, फेनमैन पथ इंटीग्रल्स के दृष्टिकोण से। यही है, हम विन्यास स्थान में प्रारंभिक अवस्था से सभी संभावित प्रक्षेपवक्रों के योग के रूप में प्रणाली के विकास का प्रतिनिधित्व करते हैं। मान लीजिए कि दो गेंदें शुरू में स्वतंत्र हैं, उनके आयामों के संयुक्त वितरण को "निचली गेंद के लिए वितरण" और "ऊपरी गेंद के लिए वितरण" के उत्पाद के रूप में दर्शाया जा सकता है।

इसके अलावा, शुरुआत में निचली गेंद के आयाम को तीन भागों से युक्त करें (जो कि फेनमैन इंटीग्रल के दृष्टिकोण से तीन प्रारंभिक अवस्थाओं के रूप में माना जा सकता है)। जब हम ऊपरी ट्रैक को कम करते हैं, तो ऊपरी गेंद को निचले हिस्से में खींचा जाना चाहिए। लेकिन अगर निचली गेंद के संयुक्त आयाम में कई हिस्से होते हैं, तो अंत में हमें कई हिस्सों से मिलकर एक संयुक्त वितरण मिलेगा, जिनमें से प्रत्येक गेंदों की नई स्थिति का वर्णन करता है।

मैं पूरी कोशिश कर रहा हूं कि "तीन स्थानों में से एक में निचली गेंद हो सकती है" या "प्रत्येक संभावित मामले में, ऊपरी गेंद निचले की संगत स्थिति की ओर आकर्षित हो" जैसे योगों से बचने की पूरी कोशिश कर रही है। यद्यपि आप शायद अभी भी उस तरह से सब कुछ कल्पना करते हैं। अंत में, मैंने खुद इसका उदाहरण दिया है। मैंने तीन संभावित शुरुआती स्थान और तीन संभावित परिणाम निकाले। क्या करना है, मानव मस्तिष्क आमतौर पर फेनमैन अभिन्न की कल्पना करता है। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि ब्रह्मांड के तीन संभावित राज्य हैं । यह पथ के अभिन्न दृश्य के लिए सिर्फ एक चाल है। हमारे ब्रह्मांड में आयाम के सभी तीन घटक मौजूद हैं, तीनों समान रूप से वास्तविक हैं , लेकिन सभी संभव या संभावित नहीं हैं ।

अब कल्पना कीजिए कि पहली बार में निचली गेंद का आयाम पूरे ट्रैक पर "स्मियर" किया गया है। ऊपरी गेंद का आयाम अभी भी एक स्थान पर केंद्रित है। फिर संयुक्त वितरण शुरू में एक लम्बी आयत के रूप में होगा, और फिर एक विकर्ण में बदल जाएगा।

एक्स अक्ष पर यहां ऊपरी गेंद की स्थिति है, वाई अक्ष पर - नीचे। हम एक सटीक स्थानीयकृत ऊपरी गेंद और एक "धुंधली" निचली गेंद से शुरू करते हैं और एक अन्योन्याश्रित वितरण के साथ समाप्त होते हैं जब दोनों निर्देशांक धुंधले होते हैं लेकिन एक दूसरे के बराबर (सरलीकृत) होते हैं। यही है, शुरू में कारक वितरण एक "भ्रमित प्रणाली" में बदल गया - यह अब दो स्वतंत्र कारकों में विघटित नहीं होता है।

(महत्वपूर्ण सूचना:

ध्यान दें कि ऊपर दिए गए आंकड़े में, सिस्टम का विकास उष्मागतिकी के दूसरे नियम उर्फ लिउविले के प्रमेय का पालन करता है। जब सिस्टम बदलता है, तो "क्लाउड साइज" को संरक्षित किया जाता है, अर्थात, आयाम का कुल आयतन, या इससे अधिक सरल, ग्राफ पर ग्रे क्षेत्र का आकार । यदि आकृति में शुरुआत में एक विशाल प्रकाश ग्रे वर्ग था (जब दोनों कणों को अंतरिक्ष में दृढ़ता से सूंघा जाता है), तो थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के अनुसार, यह गहरे भूरे रंग के विकर्ण में बदल नहीं सकता था। उलझाव की स्थिति में जाने के लिए, सिस्टम को शुरू में कम एन्ट्रॉपी होनी चाहिए, और इस एन्ट्रापी को प्रक्रिया में बहुत अधिक नहीं बढ़ाना चाहिए।

मैं आपको याद दिला दूं कि परस्पर जानकारी विपरीत संकेत के साथ प्रवेश करती है । क्वांटम एम्पलीट्यूड पूरी तरह से जानकारी नहीं है , लेकिन सिद्धांत समान है। प्रारंभिक आयाम को एक बड़े विरूपित बादल के बजाय एक कॉम्पैक्ट विकर्ण रेखा का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त रूप से केंद्रित किया जाना चाहिए। यदि हम कल्पना करते हैं कि आयाम वितरण में "क्वांटम एन्ट्रॉपी" है, तो उलझी हुई प्रणाली की एन्ट्रापी को अपेक्षाकृत कम होना चाहिए)

अंत में, हम डिकॉयेंस के बारे में बात करने के लिए तैयार हैं।

आकृति में प्रणाली काफी जटिल है। इसे कुछ इस तरह से वर्णित किया जा सकता है: "दो कण हैं, और दोनों या तो यहां या वहां हो सकते हैं।" हां, मैंने इसे तैयार किया जैसे कि दो संभावित राज्य हैं, न कि आयाम के भौतिक रूप से वास्तविक वितरण। गंभीरता से, मैं नहीं जानता कि सामान्य तरीके से क्वांटम भौतिकी का सामान्य भाषा में वर्णन कैसे किया जाए! बस सामान्य नियम को याद रखें कि "अवसर" या "संभावना" "आयाम वितरण के भौतिक रूप से मौजूदा खिंचाव" के लिए एक संक्षिप्त नाम है। फिर मैं अनिश्चितताओं की शर्तों का उपयोग करते हुए एम्पलीट्यूड को बहुत कम वर्णन कर सकता हूं। लेकिन याद रखें कि यह सिर्फ एक सम्मेलन है ! "एक कण या तो यहां या वहां है" का अर्थ है "दो भागों के आयाम का भौतिक रूप से मौजूदा वितरण, एक यहां, एक वहां", और नहीं "कण दो स्थानों में से एक में है, लेकिन हम नहीं जानते कि कौन सा है"।

So. जटिल प्रणालियों के साथ काम करना आमतौर पर कठिन होता है (भौतिकविदों के लिए, निश्चित रूप से, ब्रह्मांड के लिए नहीं)। सबसे पहले, हमें सभी संभावित प्रारंभिक स्थितियों के लिए सभी संभावित प्रक्षेपवक्रों की गणना करनी चाहिए (अर्थात, फेनमैन इंटीग्रल में सभी शारीरिक रूप से विद्यमान आयाम प्रक्षेपवक्रों को ध्यान में रखना चाहिए)। इसके अलावा, एक दूसरे पर इन प्रक्षेपवक्रों के प्रभाव को ध्यान में रखना आवश्यक है ( सख्त अर्थों में संभाव्य प्रक्षेपवृत्त बातचीत नहीं कर सकते हैं - केवल कुछ वास्तव में मौजूद कुछ और को प्रभावित कर सकते हैं)। उदाहरण के लिए, हमारे दो कण एक और 20 अन्य लोगों से मिलते हैं, किसी तरह से बातचीत करते हैं, और परिणामस्वरूप हमें उन कॉन्फ़िगरेशनों का एक गुच्छा मिलता है जो सभी संभावित राज्यों के पिछले सभी बिंदुओं से प्रभावित थे।

ध्यान दें कि उलझाव केवल तब होता है जब प्रारंभिक आयाम के खंड एक-दूसरे के करीब होते हैं। ताकि उनके विकास के मार्ग अवरुद्ध हो सकें। यदि दो कण या तो यहां या वहां हैं , लेकिन "यहां" और "वहां" दो प्रकाश वर्षों की दूरी से अलग हो जाते हैं, तो उनके आगे के प्रक्षेपवक्र एक साल बाद से पहले नहीं काट सकते हैं।

अब तीसरा कण मिलाएं। आंकड़ा तीन-आयामी कॉन्फ़िगरेशन स्थान दिखाता है, जो स्वतंत्र दो-आयामी और एक-आयामी उप-स्थानों में विघटित होता है। अर्थात् दो उलझे हुए कण और एक उनमें से स्वतंत्र।

ऊँचाई तीसरा कण है, चौड़ाई और गहराई दो उलझे हुए कण हैं।

एक स्वतंत्र कण एक निश्चित स्थान पर है - ऊर्ध्वाधर वितरण बहुत संकीर्ण है। दो उलझे हुए कण या तो यहां या वहां हैं (मैं फिर से गलत संभाव्य शब्दों का उपयोग करता हूं, जैसे "विशिष्ट" और "या तो", लेकिन आप समझते हैं कि मेरा क्या मतलब है)।

अब कल्पना कीजिए कि तीसरा कण उलझे हुए दो तरह से प्रतिक्रिया करता है जो उनकी स्थिति के प्रति संवेदनशील है। उदाहरण के लिए, तीक्ष्ण शिखर पर तीसरा कण संतुलन करता है, दो कण इसके द्वारा उड़ते हैं, इसे आकर्षित करते हैं, और यह एक या दूसरे तरीके से गिरता है। उसके बाद, आयाम कुछ इस तरह दिखता है।

तीसरा कण अब अन्य दो के साथ भ्रमित है। और आयाम में अब एक दूसरे से अलग दो टुकड़े होते हैं। सरलीकृत वर्णन: “यदि दो कण यहाँ थे, तो तीसरा कण यहाँ से उड़ गया । और अगर वे वहां थे, तो वह वहां से चली गई । ” अर्थात्, आयाम पूरी तरह से भ्रमित हो गया है। यह अब स्वतंत्र उप-स्थानों में विघटित नहीं होता है।

लेकिन आयाम के दो टुकड़े अब अलग हो गए हैं , और प्रत्येक में संबंधित क्षेत्र के तीन कण होते हैं। ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि तीसरा कण दूसरों के समन्वय के लिए संवेदनशील है। एक तेज चोटी से दो तरफ से लुढ़कने के बाद, अंतिम निर्देशांक के बीच की दूरी काफी बड़ी है।

वास्तव में, ऊपर से नीचे लुढ़कना वैकल्पिक है। सब कुछ उसी तरह से काम करता है यदि आपके पास बीस कण हैं जो पहले दो पर प्रतिक्रिया करते हैं और उनके साथ भ्रमित होते हैं। 22-आयामी अंतरिक्ष में अंतिम वितरण दो क्षेत्रों की तरह दिखेगा, जिनमें से प्रत्येक 22 कणों से मेल खाता है। और इन क्षेत्रों के बीच की दूरी भारी होगी। और दूरी जितनी अधिक होगी, भविष्य में कम संभावना वाले क्षेत्र एक दूसरे को प्रभावित करेंगे।
यह काढ़ा है। यह "शास्त्रीय मतिभ्रम" का तीसरा कारण है, क्योंकि दोनों क्षेत्र स्वतंत्र रूप से विकसित होने लगते हैं। इससे उन्हें गैर-जटिल प्रणालियों के रूप में वर्णित किया जा सकता है। जैसे ही हम उन्हें अलग से मानते हैं, उनमें से प्रत्येक में वितरण "आयताकार" दिखता है और स्वतंत्र रूप से तीन निर्देशांक में होता है (मैंने ऊपर दिए गए आंकड़े में यह दिखाने की कोशिश की)।

क्वांटम कंप्यूटर में, विकृति को रोकना बहुत मुश्किल है। क्वांटम कंप्यूटिंग की आवश्यकता है कि आयाम खंड एक दूसरे के करीब रहते हैं और बातचीत कर सकते हैं। लेकिन आसपास के अन्य कणों के खरब हैं जो लगातार हमारी नाजुक शब्‍दों के साथ अनजाने में प्रतिक्रिया करने की कोशिश कर रहे हैं, ठीक निर्मित आयाम को नष्ट कर रहे हैं।

और आप नष्ट किए गए को बस ले और पुनर्स्थापित नहीं कर सकते। ऐसा करने के लिए, पर्यावरण से यादृच्छिक कणों सहित सभी प्रतिक्रियाशील कणों को उस स्थान पर वापस करना आवश्यक है (मत भूलना, अंतिम आयाम उनके साथ एक संयुक्त वितरण है)।

(यह लगभग एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया की तरह लगता है, ठीक है? यह एक टूटे हुए अंडे को वापस शेल में इकट्ठा करने की कोशिश कर रहा है। वास्तव में, यह एक अच्छा सादृश्य है।

इसीलिए मैंने पहले इस बात पर जोर दिया कि उलझने की प्रक्रिया कम एन्ट्रापी से शुरू होती है। विकृति अपरिवर्तनीय है क्योंकि यह अनिवार्य रूप से एक थर्मोडायनामिक प्रक्रिया है।

मूलभूत भौतिक सिद्धांतों में से एक में कहा गया है कि आप मौलिक कानूनों का उल्लंघन किए बिना "फिल्म को वापस रोल" कर सकते हैं। यदि आप फर्श पर गिरने वाले अंडे को फिल्माते हैं और फिर उसे पीछे की तरफ रोल करते हैं, ताकि एक टूटा हुआ अंडा फर्श से उड़ जाए, वापस एक चिकनी खोल में इकट्ठा हो, तो आपको किसी भी भौतिक कानून का उल्लंघन नहीं दिखेगा। सभी अणु बस सही समय पर सही जगह पर होंगे, और अंडा फर्श से सुरक्षित और ध्वनि से उछल जाएगा। यह असंभव नहीं है, बस बेहद संभावना नहीं है।

यह समान रूप से दूरस्थ टुकड़ों में टूटे हुए आयाम पर लागू होता है, अप्रत्याशित रूप से एक सुसंगत स्थिति में वापस लौटता है - यह सैद्धांतिक रूप से संभव है। लेकिन व्यावहारिक रूप से कोई मौका नहीं है कि जिन टुकड़ों को शुरू में काट दिया गया था वे अचानक एक-दूसरे के बगल में एक साथ होंगे। रिवर्स प्रक्रिया की अधिक संभावना है।

वास्तव में, फिल्म को वापस स्क्रॉल करने के अलावा, आपको सभी कणों के आवेशों को उलटने की भी आवश्यकता होती है, साथ ही बाएं और दाएं (या अन्य दो आयामों में से एक) को स्वैप करना होता है, जिससे ब्रह्मांड को दर्पण छवि में बदल दिया जाता है। इस नियम को चार्ज, समानता और समय शब्द से "सीपीटी आक्रमण" के रूप में जाना जाता है।

सबसे अधिक संभावना है, सीपीटी आक्रमण ब्रह्मांड के कामकाज के सबसे बुनियादी सिद्धांतों में से एक है। भौतिकविदों के लिए, इसे तोड़ने का प्रयास लगभग उतना ही बेतुका लगता है जितना कि प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से गेंद फेंकने की कोशिश करना। जहां तक ​​मुझे पता है, क्वांटम फील्ड थ्योरी की स्थिरता के लिए सीपीटी इनवेरियन आवश्यक है।

इसलिए, विघटन केवल एक यूनिडायरेक्शनल प्रक्रिया की तरह दिखता है, लेकिन वास्तव में इसकी अपरिवर्तनीयता थर्मोडायनामिक है, न कि मौलिक। और यह बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह इस प्रकार है कि क्वांटम भौतिकी सीपीटी आक्रमण का निरीक्षण करती है।

जहां तक ​​हम जानते हैं, प्रकृति में बिल्कुल सभी यूनिडायरेक्शनल प्रक्रियाएं थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का परिणाम हैं, न कि समय की मूलभूत विषमता।)

संक्षेप में देना। विकृति एक बढ़ती-बढ़ती क्वांटम उलझाव की थर्मोडायनामिक प्रक्रिया है, जो इस उलझाव को स्वयं नष्ट करने की प्रक्रिया के रूप में आश्चर्यजनक रूप से प्रच्छन्न है। निर्जन क्षेत्र एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं, और उनमें से प्रत्येक कम भ्रामक हो जाता है । विकृति "क्लासिक मतिभ्रम" का तीसरा कारण है। यह भौतिकविदों को प्रत्येक क्षेत्र को स्वतंत्र मानने की अनुमति देता है, उनकी बातचीत की संभावित संभावना को ध्यान में रखे बिना। इसके अलावा, प्रत्येक व्यक्तिगत क्षेत्र को समझना आसान हो जाता है। यदि आप साधारण शास्त्रीय भौतिकी के संदर्भ में समस्याओं को हल करना चाहते हैं तो यह बहुत उपयोगी है। और यह बहुत अनुचित है अगर आप सूरज निकलने से पहले एक मिलियन-अंकीय संख्या को कारक बनाना चाहते हैं।