Suponiendo que el enredo cuántico no puede enviar información, ¿cuál es su papel en la computación cuántica?

¡Esta es una gran pregunta para descubrir algunas sutilezas cuánticas!

Respuesta corta : el entrelazamiento cuántico contiene información y, en cierta medida, esta información puede leerse. Pero tan pronto como lees algo en una computadora cuántica , borras toda la información. Por lo tanto, no puede usar enredos para mensajes punto a punto o mensajes de difusión.

Respuesta larga : El poder del enredo en la informática es este: si actúas sobre una partícula enredada, actúas sobre su gemelo. Si es inteligente, puede actuar sobre uno, y por lo tanto en ambos, sin “colapsar la función de onda”, y así retener la presencia de, pero modificar, enredos. ¿Una sola acción que afecta muchas variables? Hay muchas advertencias y limitaciones, pero a pesar de estos “detalles”, confío en que comprenda la genialidad que esto puede proporcionar para el cálculo.

Sin “acción espeluznante”, es decir, computación clásica sin cuántica, si desea modificar cada variable, debe actuar sobre cada variable. La computación cuántica le permite salirse con la suya al violar esta ley aparentemente inmutable. Esta es la razón por la cual en mis respuestas en otra parte denuncio la fijación de “acción espeluznante a distancia”. ¡Para mí, la “acción espeluznante localmente en una computadora” es mucho más desconcertante!

Advertencia: esta genialidad de poder de cómputo viene con un algoritmo asombroso y un precio de codificación. Ver ¿Qué es una computadora cuántica?

Ahora volvamos a la comunicación: la única forma de medir si dos partículas están enredadas es midiéndolas y comparando el resultado. ¡Comparar transmitir y recibir no es comunicación ya que la comparación en sí misma requiere comunicación!

Juego terminado, ¡salud!

Investigación abierta:

Al responder más de 2,000 preguntas de ~ 4,000 usuarios, nunca he declarado un problema de investigación abierto como parte de una respuesta a una pregunta. Pero lo haré aquí.

“El enredo no permite la comunicación pero permite una increíble potencia de cálculo. En ambos casos, la “ocultación” de los estados cuánticos, junto con el HUP, es el ingrediente clave.

Pregunta: ¿Hay alguna razón más profunda por la que estas dos propiedades coexistan? ¿Es la capacidad de demostrar la comunicación de alguna manera inversamente proporcional en un nivel fundamental a la capacidad de calcular? Si es así, ¿veremos esto manifestado en especies cuánticas cuasi enredadas (discordia)?

Esta respuesta es para Ian Jenkins, que no es físico ni matemático, sino médico y me invitó / me pidió que explicara OR o reducción orquestada de Penrose y Hameroff en mis propias palabras. (No va a suceder y aquí es por qué!)

Obviamente intentaría hacer esto por mi cuenta o ni siquiera estaría en Quora, pero no sin antes leer lo que los expertos tenían que decir hasta que obtuviera una comprensión rudimentaria que podría intentar compartir con otros que no son Penrose y compañía.

Pero en caso de que usted (Dr. Jenkins) esté demasiado ocupado, aquí hay un resumen de casi exactamente lo que dije pero que Scott Aaronson dijo: cita:

Abriendo la caja negra

Muy bien, mira: Roger Penrose es uno de los mejores físicos matemáticos de la Tierra. ¿Es posible que hayamos malinterpretado su pensamiento?

En mi opinión, las versiones más plausibles del argumento de Penrose son las basadas en una “asimetría de comprensión”: es decir, que si bien conocemos el funcionamiento interno de una computadora, aún no conocemos el funcionamiento interno del cerebro .

También me gustaría agradecer a Allan Steinhardt por su respuesta y brillante pregunta u observación al final de esta respuesta de su respuesta de Allan Steinhardt a Suponiendo que el enredo cuántico no puede enviar información, ¿cuál es su papel en la computación cuántica? y mucho más importante por presentarme el trabajo y la serie de conferencias de Scott Aaronson, a quien menciona en su publicación: Desenredando un misterio cuántico: cómo la computación cuántica explica cómo el mundo “clásico” evita la locura de la superposición. por Allan Steinhardt en Prime Science

Gracias Allan por publicar:

PHYS771 Computación cuántica Desde Demócrito, que cuando finalmente noté PHYS771, debería haber corrido al darme cuenta de que no era un tipo de conferencia Phys o Eng Phys 101, 201, 301, o incluso 401 …………. grrrrr.

Pero como los requisitos del curso del profesor Scott eran tan modestos: ” Madurez matemática y cierta exposición previa a la computación cuántica”. Le di una oportunidad.

Ahora sé que el Dr. Jenkins hizo una gran excepción al citar a Penrose y a mí admitir que nunca tendría la capacidad o la audacia de enfrentarme a un gigante intelectual como Penrose, no importa un anestesiólogo (K Ian, ni siquiera puedo HABLARLO, no importa hablar) ¡eso!). allí lo admití sin dudarlo. Sí, por supuesto, puedo hacer clic derecho, pero para mí eso es un poco trampa.

Aparte del comentario = Lectura opcional Mi mejor amigo, a quien he enseñado durante toda la escuela secundaria, ¿ahora es profesor de medicina y estudia epidemiología que tampoco puedo deletrear o decir? Hola Dr. Gordon Doig! Señorita, amigo, y sí, ¿cómo se llama? Más loco de murciélago que hace 30 años. Me dijo que ahora tiene un doble doctorado en física y matemáticas y trabaja en investigación de armas … ¡Nunca lo vi venir! jajaja

Así que aquí, en un inglés mucho mejor o en un razonamiento lógico, es una respuesta mucho mejor de la que podría ofrecerle, cortesía de Scott Aaronson 🙂

PHYS771 Lectura 10.5: Penrose

La imagen a continuación me recordó la conferencia de Susskind sobre la simetría súper.

De la conferencia de Scott Aaronson: De la conferencia de Scott Aaronson: “ ¿Qué tiene que ver todo esto con la mecánica cuántica? Ahora intentaré la heroica tarea de hacer una conexión. Lo que he tratado de impresionarte es que existen profundas dificultades si queremos asumir que el mundo es continuo. Tome este bolígrafo, por ejemplo: ¿en cuántas posiciones diferentes puedo colocarlo en la superficie de la mesa? ? ¡No queremos que las respuestas a las preguntas de “física” dependan de los axiomas de la teoría de conjuntos! “

Leí en otro lado que si el mundo fuera cualquier cosa menos cuantificado, se detendría por completo. Creo que lo mismo puede aplicarse a la idea de redes neuronales, computación reversible e incluso esa pregunta en la que tanto usted como yo imaginamos solo un ejemplo simétrico de un objeto que mantiene una velocidad constante mientras soporta cantidades variables de aceleración. Inmediatamente pensé en una pelota en una cuerda (solo un oscilador armónico) y descarté por completo un automóvil en el control de crucero que conducía a través de las montañas porque eso es más un problema de NP.

También de la conferencia de Scott: “Mi propio punto de vista es que la mecánica cuántica, como la teoría de probabilidad clásica, debe verse de alguna manera” intermedia “entre una teoría continua y una discreta. (Aquí supongo que el espacio de Hilbert o el espacio de probabilidad son de dimensión finita). “

Creo que tiene razón y está equivocado (¿no puede ser ambos o puede serlo?) Porque la parte continua es la función de onda … (teoría de la onda piloto) con esas hermosas curvas sinusoidales armónicas con esa pequeña esfera dura en el medio (discreto).

La siguiente conferencia de Susskind, muestra “árboles” donde los puntos finales crean una forma de red neuronal y simultáneamente crean la computadora reversible de Fredkin.

La parte superior de este árbol fractal representa un pequeño porcentaje de los pelos sensoriales del oído interno humano. Ahora imagínense que era mejor con las computadoras, de modo que la mitad sería la derecha de la otra oreja izquierda, que estaría a su lado si tuviera más tiempo, habilidad o ambas.

El árbol fractal anterior representa la red neuronal que acepta la entrada de la red nerual del oído interno anterior y decide qué muslces disparar en las piernas para mantenerse de pie si se inclina hacia adelante o hacia atrás.

Esto requeriría una comunicación reversible de ida y vuelta.

La red neuronal sería mentalmente más compleja que el ejemplo anterior.

¿Están enredados?

¡OH SÍ!

Finalmente tengo una forma más simple e intuitiva de ver esto.

Implica dos perspectivas separadas pero unidas:

Visualmente es mucho más intuitivo:

Respuesta corta: Sí podemos, pero tendrá una utilidad muy limitada porque nunca permitirá nada más que elegir un parche causal dentro del subconjunto informático.

La informática molecular de la OMI será la mejor opción a seguir. Respuesta larga: Resumen SUB en micro cursiva para personas demasiado ocupadas para leer todo. Según otra de sus respuestas, sé que está de acuerdo con lo siguiente: “el espacio vacío no se puede dividir infinitamente, sino que hay un límite inferior acordado sobre cuál es el espacio más pequeño conocido que realmente puede estar vacío según HUP.

Prima facie, estoy de acuerdo con la afirmación, pero solo si uno realmente abarca la teoría de conjuntos, los fractales y la teoría del caos, en particular los conceptos que explican por qué la inflación eterna versus la inflación normal es la única matemática lógica que supone un espacio de Sitter (y para el verdadero valiente un espacio anti de Sitter) imagen espejo, donde todos los mínimos tienen energía positiva de vacío, lo que sucede a continuación y lo que ocurre al lado de uno de estos mínimos, donde el eje n representa todos los mínimos diferentes posibles.

Esto significa aceptar escalas de tiempo no dentro de nuestro espacio limitado, sino más bien escalas de tiempo que permiten una imagen completa de todo, no solo nuestra vista extremadamente limitada “a nuestro tamaño de horizonte único”, que honestamente en este punto sabemos que está mal en función de la curvatura del espacio que es conocida. Teniendo en cuenta todos los parches causales, estamos prácticamente garantizados de vivir en un multiverso, así que en lugar de un espacio-tiempo continuo, imagina un árbol, comenzando en un punto o vértice que se ramifica dos veces por simplicidad, aunque en realidad debería ser un rama de tres tipos para reflejar su pregunta de computación cuántica y enredo.

Esto se comportará como una población que prolifera exponencialmente. Ahora, lo que realmente es la pregunta inicial es por qué, cuando me preguntan sobre lo muy pequeño, pasaría tanto tiempo en lo muy grande.

Porque son lo mismo. Seguimos asumiendo que hay un punto final. HUP dice lo que puede observar, no hace una declaración sobre lo que puede existir sin ser observado, sin embargo, podría interactuar fácilmente en colisiones de partículas sobre partículas SIN ser visto por un observador externo simplemente siendo. * * (De mi trabajo de investigación original de NIAC) sobre la gravedad y teoría de campo cuántico Referencias: Esto requerirá el sistema de numeración P-atic.

REFERENCIA / Crédito (Wikipedia): “Esta sección es una introducción informal a los números p-adic, utilizando ejemplos del anillo de números 10-adic (decádicos). Aunque para los números p-adic p debería ser un primo, se eligió la base 10 para resaltar la analogía con decimales. Los números decádicos generalmente no se usan en matemáticas: dado que 10 no es primo, los decádicos no son un campo. A continuación se detallan construcciones y propiedades más formales. En – & nbspEste sitio web está a la venta. – & nbspbelow Recursos e información. la representación decimal estándar , casi todas [nota 2] Los números reales no tienen una representación decimal final. Por ejemplo, 1/3 se representa como un decimal sin terminación de la siguiente manera: 1/3 = .333333333333333333… ..1 3 = 0.333333…. {\ displaystyle {\ frac {1} {3}} = 0.333333 \ ldots.}

Referencias de conferencias:

Visualizamos cada partícula conocida como una esfera de energía “círculo” * Brian Greene, pero el equivalente en 3D, mientras que las estructuras atómicas, excepto el gas y los líquidos, asumen invariablemente una forma de pirámide cristalina o tetraédrica. Aquí es donde HUP cae naturalmente de la incertidumbre de fusionar estos dos modelos matemáticamente y finalmente a nivel de modelo físico. (Imagine colocar una esfera dentro de una pirámide).

Si visualizamos bolas de billar chocando, en el impacto, se detiene un giro. Es la forma mecanicista de ver la superposición y el enredo. Todo existe simultáneamente como materia y antimateria que oscilan en un cable casi infinitamente largo y delgado. Cuando se encuentran en el medio, están superpuestos para formar dos en lugar de una realidad física completa.

Incluso la matemática basada en simbología más avanzada que utiliza un espacio complejo, real, irracional, multidimensional, no euclidiano, de Sitter, Minkowski, etc., no puede competir con un 10> 80 Dr. Fredkin, tipo reversible de ábaco tridimensional (basado en esferas diminutas en su mesa “bola de billar”, modo de computación reversible).

La computación cuántica y el enredo llevarán a los dos modelos en conflicto a su límite, que puede o no estar limitado por HUP si la teoría de la onda piloto es precisa o representativa del mundo real. El ZPE o la espuma cuántica pueden verse como análogos a estar dentro de una cámara de burbujas gigante (googolplex) que recibe energía en forma de ondas gravitacionales masivas.mmi Se supone que la imagen de arriba se mueve con las flechas que invierten cada oscilación. Esta imagen explica la simetría rota en un milisegundo. Cuando intentamos visualizar un objeto 3D en el espacio 3D, no tiene en cuenta la pérdida de los grados de libertad que eliminan efectivamente una dimensión, cuando agrega movimiento. En 10> 80 protones, eso es fácilmente lo suficientemente pequeño como para que podamos piense en dos burbujas masivas de “aire” 10> 20 * que se crean en el centro, como una burbuja de aire pero con una imagen especular (para conservar el impulso) y explotando hacia afuera pero siempre unidas por la misma membrana externa que las dio a luz, como una burbuja de jabón pero capaz de una tensión superficial mucho mayor. *Bosón de Higgs

Ben Benjamin McGraw

Corté y pegué su comentario aquí, pero olvidé guardarlo correctamente.

Su comentario es fantástico y quiero usarlo como marco o esqueleto para escribir mi propia respuesta. Espero que esté bien

Gracias Peter

El enredo puede exponer información, pero la información que revela es solo la mitad de la historia, y es puramente aleatoria hasta que tenga información casual con la que compararla. Es por eso que aún no puede mover la información más rápido que la velocidad de la luz, pero se pueden usar herramientas como el cifrado cuántico para ver qué eventos atravesó una partícula enredada (como ser observada) antes de que llegara al otro lado, si usted También puede enviar datos casuales sobre el origen de la partícula.

Las partículas cuánticas siguen múltiples caminos de “posibilidades” simultáneamente. Su punto o estado de reposo final (cuando se mide) puede verse influenciado por otros posibles caminos que “podría haber tomado”.

Los algoritmos cuánticos como el algoritmo de Shor pueden analizar esencialmente infinitas posibilidades para acelerar la búsqueda de una respuesta matemática.

Estos son temas bastante avanzados. Tendría sentido comenzar de manera más simple, con cosas como el Experimento de doble rendija y el Detector de bombas cuánticas, o incluso mejor, pruebe un libro que le presente la mecánica cuántica.

Los gatitos de Schrodinger y la búsqueda de la realidad: Resolviendo los misterios cuánticos: John Gribbin es fascinante, impresionante y accesible, incluso como una especie de libro de historia.

El enredo cuántico por sí solo no envía información, pero permite un procesamiento dramáticamente mejorado de la información. Para hacer esto específico, Jozsa y Linden demostraron en 2002 que cuando se realiza el cálculo cuántico en estados puros, el enredo en muchos subsistemas (es decir, diferentes subconjuntos de qubits de su registro computacional) es una propiedad necesaria para una velocidad mecánica cuántica sobre computadoras clásicas,

[quant-ph / 0201143] Sobre el papel del enredo en la aceleración computacional cuántica

De hecho, si solo tiene un pequeño enredo bipartito (es decir, de dos partes) en su estado mecánico cuántico, ¿puede simular todo el cálculo cuántico en, digamos, su computadora portátil usando una variedad de algoritmos de red de tensor como Matrix Product States?
[quant-ph / 0310089] Simulación eficiente de sistemas cuánticos cuantitativos unidimensionales

¿Cuánto enredo necesitas para un cálculo cuántico? En realidad es una pregunta sutil. Resulta que necesita algún enredo entre grandes subconjuntos de qubits (por el primer resultado anterior), pero de hecho el enredo de valor puede ser bastante pequeño. Esto fue demostrado por una construcción muy simple en este documento:
[1204.3107] Computación cuántica universal con poco enredo

La razón esencial por la que el valor del enredo puede ser pequeño es porque, en un sentido muy amplio, los cálculos difíciles son aquellos que se escalan exponencialmente en el tamaño de entrada del problema (es decir, el número de qubits n). Los problemas más fáciles se escalan polinomialmente con n. Por lo tanto, se puede trabajar con un estado cuántico que tenga la mayor parte de su amplitud de probabilidad en un estado todo 0 y una amplitud pequeña (que se escala como un polinomio inverso en n) en un componente que realmente contiene la información útil. La probabilidad de medir la buena parte del estado después de que finalice el cálculo es 1 dividido por un polinomio en n, pero luego puede repetir todo el proceso muchas veces, y la probabilidad de que no obtenga la respuesta correcta después de un número polinómico de repeticiones cae apagado exponencialmente con el número de repeticiones, por lo tanto, es probable que obtenga la respuesta correcta en un número polinómico de pasos, y esto es suficiente para vencer a las computadoras clásicas que son exponencialmente más lentas que las cuánticas.

El enredo es esencial para la computación cuántica. Las puertas de lógica cuántica pueden crear estados entrelazados de dos qubits de entrada. Por ejemplo, la puerta CNOT puede tomar dos qubits en una superposición y generar un estado enredado. Las superposiciones de un solo qubit se pueden preparar usando una puerta Hadamard, que es el estado de entrada requerido para la puerta lógica de dos qubit.

Se sabe que las puertas de lógica cuántica mencionadas anteriormente son todo lo que se requiere para construir una computadora cuántica universal. Por lo general, la puerta Hadamard es relativamente fácil de implementar en la mayoría de los sistemas cuánticos, por lo tanto, la mayoría de las investigaciones se centran en la realización física de una puerta CNOT en funcionamiento, o una puerta lógica similar de dos qubits. Una de las caracterizaciones clave de una puerta de lógica cuántica es su fidelidad en la generación de estados entrelazados.

Sí, el enredo es un recurso fundamental en el funcionamiento de una computadora cuántica. Esto se ilustra más claramente en el modelo de estado de clúster de computación cuántica, donde un sistema entrelazado multiparte es el recurso inicial.

El papel del enredo en la computación cuántica no es enviar información, sino crear un estado cuántico multipartito complejo que evoluciona de acuerdo con la ecuación de Schrödinger. Las puertas de lógica cuántica entrelazadas se utilizan para crear un estado entrelazado multipartito específico. Ese es el logro clave; La ingeniería precisa de un estado entrelazado multipartito complejo específico. Podría describirlo como ingeniería de estado cuántico. Como se llame, nos está dando un control sin precedentes del mundo cuántico. Piense en ello como la creación de un mosaico cuántico, un patrón elaborado de qubits enredados que está diseñado para evolucionar hacia algún resultado deseado de acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica. El truco real es identificar el patrón que evoluciona hacia lo que estás buscando.

Para confundirnos como simples mortales que intentan comprender la complejidad del reino cuántico.

Con toda seriedad, también tengo mucha curiosidad sobre esta pregunta y editaré mi respuesta si de alguna manera puedo entenderlo.