Habr, olá! Quero compartilhar meus pensamentos que surgiram como resultado do estudo de questões relacionadas à computação quântica. Peço desculpas pelo fato de não haver imagem no post, mas acho que qualquer imagem só será confusa e afastará a essência da questão. Ficaria feliz se alguém comentasse algo e me ajudasse a entender essas questões mais profundamente ...
Declaração do problema
Para começar, a construção de computadores quânticos requer uma base teórica bastante sólida, livre de paradoxos e contradições. A mecânica quântica apareceu há muito tempo, mas estava incompleta devido a inconsistências conhecidas por todos.
O obstáculo mais importante na minha opinião foi a falha em formalizar o conceito de colapso da função de onda. E exclua o papel da consciência subjetiva do processo de medição. Como a teoria não foi transformada de dentro para fora em diferentes interpretações, tudo se resumiu ao fato de que deve haver um observador em algum lugar, que no final decidirá o que realmente está acontecendo. O absurdo da situação foi resumido por Einstein, como sempre em sua maneira irônica, mas bastante dura para todos os visionários: “Você realmente acha que a Lua não existe até que você a veja”? Mas, apesar disso, o próprio Einstein não foi capaz de apresentar um conceito que remove contradições e está de acordo com os resultados de experimentos.
Interpretação existencial
No entanto, desde a época de Einstein, a ciência não parou e muitos experimentos foram realizados, delineando aproximadamente o cenário da realidade quântica. A direção mais importante dos experimentos é a refutação da teoria dos parâmetros ocultos e o estudo do emaranhamento de partículas. As fantasias dos experimentadores só podem ser invejadas. Um dos experimentos mais ousados em seu absurdo, foi o seguinte: vamos primeiro fazer medições de partículas, e só então um dia as confundiremos. Obviamente, nada ajudou - as partículas nas medições ainda se comportavam como um todo, mesmo que estivessem confusas após o experimento. O que leva a pensamentos bastante interessantes.
Os físicos começaram a temer que todas as interpretações disponíveis limitassem o pensamento científico e começaram a procurar uma solução para o problema. O resultado desses esforços foi a chamada “interpretação existencial” da mecânica quântica, e seus principais conceitos foram decoerência, regeneração e a teoria das medições contínuas. Penso que o artigo se tornou o principal trabalho científico sobre esse assunto:
V. Zurek DECOGENCE E A TRANSIÇÃO DO MUNDO QUÂNTICO PARA A CLÁSSICA Los Alamos Science, número 27 2002.
O significado básico da interpretação existencial em termos clássicos era o seguinte: todo o universo, ou melhor, todos os subsistemas quânticos que interagem com as partículas em estudo, foi declarado como um observador e um dispositivo de medição. E as propriedades clássicas do objeto surgem como resultado da média de todas essas interações.
A principal coisa que essa teoria deu foi que agora poderíamos fazer uma descrição do mundo em termos puramente quânticos, sem nos preocupar com a aparência dele, por assim dizer, no mundo real. Agora podemos mudar para as propriedades clássicas dos objetos a qualquer momento usando o aparato matemático da decoerência.
Estranho mundo quântico puro
Muitas conclusões foram tiradas imediatamente sobre as propriedades fundamentais de um mundo puramente quântico. Tudo isso estava implícito antes, só que agora ele adquiriu uma forma mais concreta e estável. Aqui estão algumas idéias interessantes sobre sistemas quânticos:
- Em princípio, um sistema quântico não pode ser copiado (com a ressalva - sem destruí-lo, o que não é essencialmente importante). Um pouco distraído, direi que isso remove o conhecido paradoxo filosófico de copiar a mente. Uma vez que basicamente não pode ser copiado.
- Dois sistemas quânticos que uma vez entraram em interação não podem mais ser fundamentalmente separados e considerados separadamente um do outro.
- Tendo informações completas sobre um sistema quântico, no entanto, não podemos dizer o mesmo sobre seus componentes. É difícil imaginar, porque na física clássica o oposto é verdadeiro - só adquirimos conhecimento completo sobre o sistema se descrevermos completamente seus componentes e, além disso, descrevermos a interação entre eles.
As conseqüências da aplicação da teoria da decoerência à cosmologia também são interessantes. De acordo com uma descrição quântica pura, o universo se originou, ou melhor, ocorre continuamente, de uma fonte quântica não local. As leis físicas aparecem como resultado da interação dos componentes quânticos dessa fonte entre si. Existe um tipo de condensação da realidade. Você ainda pode imaginar o mundo clássico como uma imagem de interferência da realidade quântica. Todas as quantidades e constantes físicas foram obtidas como resultado do consenso dos componentes quânticos.
Você pode imaginar isso como se tivéssemos lançado um monte de pessoas no continente e assistimos como um estado é formado a partir delas com suas próprias leis. Ou o processo de formação de padrões técnicos. A questão de por que a massa do elétron se correlaciona tão bem com a massa do próton, e todas as outras questões sobre a boa proporção de constantes fundamentais agora parecem algo como "Por que as pilhas AAA se encaixam tão bem em rádios e lanternas".
Em princípio, a estrutura do nosso universo, como parte de um universo quântico, pode ser explicada do ponto de vista do chamado darwinismo quântico (existe essa teoria - os estados quânticos estão lutando pelo direito de participar da decoerência) e um princípio antrópico fraco (onde seria sem ele :)
Assim, todas as grandezas físicas são a projeção de informações quânticas em consenso. E, gerenciando informações quânticas, podemos fazer qualquer coisa com essas quantidades (o que acontece quando os computadores quânticos funcionam).
Então, o que há com o livre arbítrio?
Voltando à analogia com o estado, gostaria de especular um pouco mais nesses termos.
Pode-se imaginar um país em que as leis não sejam proibitivas, mas permissivas. Suponha que, a princípio, se diga que tudo é geralmente proibido, se não for permitido por nenhuma lei. Então, digamos, para que os cidadãos possam respirar para emitir uma série de leis. A primeira lei permite que os cidadãos tenham pulmões e outros órgãos respiratórios. A segunda lei permite que eles entrem em contato com o ar. O terceiro é respirar. Quarta expiração. E assim por diante
É claro que isso é um absurdo completo e um país com essa abordagem não vai durar muito. Outra abordagem é mais correta. Primeiro, o direito de viver é declarado para todos e em todos os lugares e, como um caso especial, para respirar. Para que ninguém, Deus proíba, esqueça isso, está escrito na Constituição. Além disso, nas leis estão apenas as restrições necessárias para a coabitação e a respiração confortáveis dos cidadãos - por exemplo, para não fumar em locais públicos.
Muitas vezes você pode encontrar frases como - isso é porque na Constituição tudo está bem escrito - temos direito a moradia, educação, assistência médica, treinamento - mas, na realidade, não há nada. Essas perguntas refletem uma visão primitiva de como o sistema jurídico opera e, de fato, qualquer outra baseada no consenso dos componentes soberanos.
Surpreendentemente, a descrição clássica não-quântica do mundo é precisamente permissiva por natureza, daí toda a sua incapacidade de explicar muitos fenômenos.
Do ponto de vista de uma descrição quântica pura do mundo, a pergunta "Como o livre arbítrio surge das leis da física?" infiel e ingênuo. A pergunta correta será: "Como as leis físicas estabelecidas por interações limitam o livre arbítrio inerente aos sistemas quânticos?"
Afinal, um sistema quântico sem interações é totalmente gratuito - ele está imediatamente em todos os seus estados ao mesmo tempo e alcançou tudo o que é possível.
Você foi convidado para duas festas ao mesmo tempo. Sua essência quântica é rasgada imediatamente e ali e ali. E mentalmente, no reino da liberdade absoluta, você já esteve lá e ali. Mas as leis da decoerência dizem que as partes são divididas no espaço. E, ao mesmo tempo, você pode estar lá ou ali. Como resultado, você faz uma escolha com alguma probabilidade, que depende apenas da sua livre expressão soberana de vontade.
Ou talvez não vá a uma festa, mas fique em casa?