国产微拍一区二区三区四区,亚洲欧美一区二区三区四区,黄色网址国产,动漫精品视频一区二区三区,免费人与牲口做爰视频,亚洲精品久久久久久一区,欧美槡BBBB槡BBB少妇,国产精品99,亚洲 日韩 国产 制服 在线

Internet Develppment
互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)& 推廣服務(wù)提供商

我們擅長商業(yè)策略與用戶體驗的完美結(jié)合。

歡迎瀏覽我們的案例。

首頁 > 新聞中心 > 新聞動態(tài) > 正文

糾纏的量子比特可以用來探測黑洞嗎

發(fā)布時間:2019-03-27 15:08:51來源:騰訊科技

  有朝一日,糾纏的量子比特,可能會允許我們探索黑洞內(nèi)部的神秘世界,就如這幅藝作品所展示的那樣。

  物理學(xué)家使用一臺7-量子比特的量子計算機(jī),模擬了黑洞內(nèi)部信息的擾亂(scrambling)操作。這預(yù)示著人們可以用糾纏的量子比特來探測黑洞這一奇異物體神秘的內(nèi)部。

  擾亂發(fā)生在物體消失于黑洞內(nèi)部的時候,附著在物體上的所有信息,從它所有組成成分的特征,到組成它的基本粒子的能量和動量,都和黑洞內(nèi)部其它的物質(zhì)和信息雜亂無章的混合起來,看起來我們不可能再重新得到它。

  這導(dǎo)致了所謂的黑洞信息悖論,因為量子力學(xué)說信息從來不會丟失,即使在信息消失進(jìn)黑洞的時候。

  因此,有些物理學(xué)家聲稱掉入黑洞事件視界的信息永遠(yuǎn)的消失了,也有一些其他科學(xué)家聲稱信息可以被重構(gòu)出來,但是要等上很長一段時間-----直到黑洞縮小到它原來的一半的時候。黑洞縮小是由于霍金輻射引起的,而霍金輻射是由黑洞邊緣的量子漲落引起的,它得名于物理學(xué)家斯蒂芬霍金。

  不幸的是,一個太陽質(zhì)量大小的黑洞要花 1067 年來蒸發(fā)掉,比宇宙的年齡要長的多。

  我們能夠從黑洞中提取信息嗎?我們可以做一個思想實驗。假設(shè)有一個物理學(xué)家 Alice,把一個量子比特丟進(jìn)黑洞中,然后問 Bob 是否能夠通過輻射出來的霍金輻射重構(gòu)出這個量子比特。

  而其實,這里有一個“漏洞”----即存在一個蟲洞,通向這個黑洞的外部。通過測量黑洞和它輻射出的霍金輻射之間微妙的糾纏,我們能夠更快速的重新獲得這個掉入黑洞的信息。

  量子計算機(jī)中的兩個量子比特,當(dāng)他們糾纏時,他們是緊密聯(lián)系在一起的,一個比特的量子態(tài)自動的決定另外一個的量子態(tài),不論它們離得有多遠(yuǎn)。物理學(xué)家稱之為“鬼魅般的超距作用”,對于糾纏的量子比特的觀測可以導(dǎo)致量子信息從一個量子比特傳到另一個。

  “通過對于向黑洞外傳播的霍金光子做一個繁難的量子計算,我們可以重構(gòu)出一個掉入黑洞的信息。” 諾曼·姚(NormanYao)說,他是加州大學(xué)伯克利分校的助理教授,并且是勞倫斯伯克利國家實驗室的科學(xué)家。“這一計算被認(rèn)為是非常非常困難的,但是只要我們相信量子力學(xué)是對的,那么原則上,它是可能的。這正是我們正在做的事情,不過這里我們是在這個七比特的量子計算機(jī)中對由三個比特組成的小“黑洞”來做的。

  通過將糾纏的量子比特扔進(jìn)黑洞,然后研究其出現(xiàn)的霍金輻射,你可以在理論上確定黑洞內(nèi)部的一個態(tài),這給黑洞內(nèi)部這一通常意義上的深淵之地打開一扇窗。

  姚是現(xiàn)伯克利量子算法實驗室的成員,他和他在馬里蘭大學(xué)以及在圓周物理研究所的同事們,將會在 3 月 7 號 Nature 雜志上出現(xiàn)的一篇文章中匯報他們的結(jié)果。

  傳態(tài)

  姚的研究興趣是理解量子混沌的本質(zhì)。他從他的同事兼好友,圓周研究所的一個理論學(xué)家吉田紅(Beni Yoshida)那里學(xué)到了一件事,即如果信息編碼在黑洞內(nèi)部被“擾亂(scrambled)”的足夠快的話,重構(gòu)出掉進(jìn)黑洞的量子信息是可能的。信息在黑洞中混合的越徹底,越能夠通過量子傳態(tài)的方法來重新獲得這個信息?;谶@個觀點,吉田和姚在去年想到了一個描述量子計算機(jī)的“擾亂”的實驗。

  由馬里蘭大學(xué)的物理學(xué)家構(gòu)建的七比特量子計算機(jī)電路,這個電路用量子傳態(tài)來檢測信息的擾亂。它和通過一個可穿越蟲洞來實現(xiàn)信息傳輸是相似的,可以允許 Bob 來定出 Alice 扔進(jìn)黑洞的量子態(tài)。

  “通過我們系統(tǒng)的協(xié)議,如果你測量到一個保真度足夠高的量子傳態(tài)過程,你就能確定在量子電路中發(fā)生了一次擾亂。”姚說,“然后,我就打電話給了我的伙伴,Chris Monroe。”

  Monroe 是馬里蘭大學(xué)帕克分校的物理學(xué)家,他領(lǐng)導(dǎo)了一個世界領(lǐng)先的離子阱量子信息實驗組。他決定試一試這個想法,于是他和他的團(tuán)隊做了吉田和姚提出的這個方案,然后高效地測量了非時序關(guān)聯(lián)函數(shù)(OTOC)。

  OTOC 這個奇怪的關(guān)聯(lián)函數(shù)是在施加一定的驅(qū)動或微擾之后比較不同時刻的兩個量子態(tài)而得到的。其重點在于其能夠在時間上向前和向后演化一個量子態(tài),用以理解第二個擾動對第一個擾動的影響。

  Monroe 的實驗組在一個七比特的離子阱量子計算機(jī)上創(chuàng)造了一個三比特的量子擾碼電路,然后得到了 OTOC 的耗散行為。盡管 OTOC 的耗散是擾亂發(fā)生的一個強(qiáng)烈特征,但為了證明這一點,還需要說明這個耗散不是由退相干產(chǎn)生的簡單耗散——即它不是因為沒有做好系統(tǒng)和外界環(huán)境噪音的隔離而產(chǎn)生的。

  姚和吉田證明了,它們能夠獲得的糾纏或者傳輸?shù)男畔⒌臏?zhǔn)確度越高,他們越能夠?qū)Τ霈F(xiàn)在 OTOC 中的擾亂的程度給一個嚴(yán)格的下限。這是因為,如果一個信息從一個原子到另一個原子之間成功地通過量子傳態(tài)傳輸了,這就意味著第一個原子的態(tài)在所有原子之間都傳播了,而這只有在信息發(fā)生擾亂時才會發(fā)生。當(dāng)然,如果信息丟失了,量子傳態(tài)將不會成功。對于一個任意的,我們不知道具體發(fā)生的擾亂是什么的過程,這個方法可能被用來檢驗量子比特是否被擾亂或者被擾亂了多少。

  Monroe 和他的同事測到的傳輸?shù)谋U娑戎辽贋?80%,這意味著可能一半的量子態(tài)都被擾亂了,而另外一半由退相干而衰減。但至少,它也足夠說明擾亂在這個3-比特量子電路中的確發(fā)生了。

  “我們的協(xié)議的一個可能的應(yīng)用與量子計算機(jī)的標(biāo)志問題緊密相關(guān),或許可以用這個技術(shù)來判斷更復(fù)雜的不同類型的噪音和量子處理器中的退相干。姚說,判斷噪音對量子模擬的影響的能力是創(chuàng)造更好的糾錯算法,以及通過目前的有噪音量子計算機(jī)得到更精確答案的關(guān)鍵。

  姚還與 Irfan Siddiqi 領(lǐng)導(dǎo)的來自伯克利的研究組合作。Siddiqi 是加州大學(xué)伯克利分校,來自伯克利實驗室的一位物理學(xué)家,他正在努力構(gòu)建一個先進(jìn)的量子計算實驗平臺。他們一起研究另一個不同的量子系統(tǒng)“超導(dǎo)量子三態(tài)(superconducting qutrits)”的擾亂。而量子三態(tài)是一個有著三個態(tài)而不是兩個態(tài)的量子比特。

  “從本質(zhì)上講,這是一個量子比特或量子三態(tài)實驗,但事實上我們可以將它與宇宙學(xué)聯(lián)系起來,因為我們相信其與量子信息的動力學(xué)是相同的,”他說。“美國正在推出一項價值數(shù)十億美元的量子項目議案,理解量子信息的動力學(xué)可以將這項議案的許多研究領(lǐng)域聯(lián)系起來,比如量子電路和量子計算,高能物理,黑洞動力學(xué),凝聚態(tài)物理,以及原子、分子和光物理。量子信息已經(jīng)成為我們理解所有這些不同系統(tǒng)的普遍語言。


超大質(zhì)量黑洞的示意圖

  Monroe 說:“不論真實的黑洞是不是一個好的量子比特擾碼器系統(tǒng),在實驗室研究量子擾亂可以給量子計算和量子模擬的未來發(fā)展提供一個有用的啟發(fā)。”
 ?。?a href="http://www.nasamidwest.com">邯鄲網(wǎng)站建設(shè))

最新資訊
? 2018 河北碼上網(wǎng)絡(luò)科技有限公司 版權(quán)所有 冀ICP備18021892號-1   
? 2018 河北碼上科技有限公司 版權(quán)所有.