Tai, yksinkertaistaa, harkitse kaksi ”sotkeutua” neljäsosaa, jokainen piilossa cup. Jos kaksi ihmistä, Bob ja Alice olivat kukin ottaa yhden noista neljäsosaa toiseen huoneeseen, neljäsosaa olisi edelleen molemmat päät ja hännät, kunnes yksi henkilö nosti maljan ja havaittu hänen tai hänen neljänneksellä; tässä vaiheessa, se olisi satunnaisesti tulla joko kruuna tai klaava. Jos Alice nostaisi maljansa ensin ja hänen neljänneksensä olisi klaava, silloin kun Bob tarkkaili kortteliaan, se olisi myös klaava., Jos kokeilun toistaisi ja kolikot katettaisiin vielä kerran, ne palaisivat superposition tilaan. Alice nostaisi maljansa uudelleen ja saattaisi löytää kolikkonsa kuin päät tällä kertaa. Silloin Bob löytäisi kolikkonsa myös päinä. Se, löydetäänkö ensimmäinen neljännes kruunaksi vai hännäksi, on täysin sattumanvaraista.
Samoin, kun tutkija entangles kaksi fotonit ja sitten lähettää jokainen eri suuntiin tarkkaan valvotuissa olosuhteissa, ne ovat edelleen valtion päällekkäisyys, sekä vaaka-ja pystysuunnassa polarisoitunut., Vasta kun toinen fotoneista mitataan, molemmat ottavat satunnaisesti vain yhden kahdesta mahdollisesta polarisaatiotilasta.
”Quantum korrelaatiot ovat hyvin erilaisia kuin tavalliset korrelaatiot,” sanoo Preskill. ”Ja satunnaisuus on avain. Tämä aavemainen sattumanvaraisuus vaivasi Einsteinia. Se on kuitenkin olennaista kvanttimaailman toiminnan kannalta.”
”Tutkijat käyttävät usein sanaa korrelaatio selittää, mitä tapahtuu näillä partikkeleilla välillä”, toteaa Oskar Taidemaalari, John G Braun Professori teknillisen Fysiikan ja Fysiikan at Caltech., ”Mutta itse asiassa sotkeutuminen on täydellinen sana.”
Takertua Nnen Asteen
Selvittäminen suhde kahden sotkeutua hiukkaset voi olla vaikeaa, mutta todellinen haaste on ymmärtää, miten satoja hiukkasia, jos ei enemmän, voit olla myös yhteydessä toisiinsa.
Mukaan Manuel Endres, avustava professori fysiikan at Caltech, yksi ensimmäisiä askeleita kohti ymmärrystä monet kehon takertuminen on luoda ja hallita sitä labrassa., Tätä varten Endres ja hänen tiiminsä käyttävät raakaa voimalähestymistapaa: he suunnittelevat ja rakentavat laboratoriokokeita tavoitteenaan luoda 100 sotkeutuneen atomin järjestelmä.
”Tämä on pohjimmiltaan erittäin vaikea tehdä”, sanoo Endres. Itse asiassa se olisi hänen mukaansa vaikeaa paljon pienemmässäkin mittakaavassa. ”Jos voin luoda järjestelmä, jossa minä tuottaa esimerkiksi 20 sotkeutua hiukkaset, ja minä lähetän 10 yhteen suuntaan ja 10 toiseen tavalla, sitten täytyy mitata, onko jokainen näistä ensimmäinen 10 hiukkasia on sekasotku, jossa kunkin muu joukko 10., Korrelaatioita voi tarkastella monella eri tavalla.”
Kun tehtävä kuvataan näiden korrelaatiot on vaikeaa, kuvataan järjestelmän 100 sotkeutua atomien kanssa klassisen tietokoneen bitin olisi käsittämättömän kova. Esimerkiksi, täydellinen klassisen kuvaus kaikista quantum korrelaatiot joukossa peräti 300 sotkeutua hiukkaset vaatisi enemmän bittejä kuin määrä atomien näkyvän maailmankaikkeuden. ”Mutta se on koko asian ydin ja syy, miksi teemme tämän”, Endres sanoo., ”Asiat sotkeutuvat niin, että tiedon kuvaamiseen tarvitaan valtavasti tilaa. Se on monimutkainen peto, mutta hyödyllinen.”
”Yleensä, määrä muuttujat sinun täytyy kuvata järjestelmä on menossa mittakaavassa jopa eksponentiaalisesti,” sanoo Vidick, joka on työskennellyt matemaattisia ja laskennallisia työkaluja kuvaamaan takertua. ”Se räjähtää hyvin nopeasti, minkä vuoksi yleensä on vaikea tehdä ennustuksia tai simulaatioita, koska et voi edes edustaa näitä järjestelmiä kannettavan tietokoneen muistiin.,”
ratkaisemaan tämän ongelman, Vidick ja hänen ryhmänsä työskentelevät keksiä laskennallisia esityksiä sotkeutua materiaaleja, jotka ovat yksinkertaisempia ja ytimekkäämpi kuin malleja, jotka tällä hetkellä ovat olemassa.
”kvanttimekaniikka ja ideoita takana kvanttilaskentaa pakottavat meidät ajattelemaan laatikon ulkopuolella”, hän sanoo.
Herkkä Ekosysteemi
Toinen tekijä luotaessa ja valvontaan systeemeissä on tehdä niiden herkkä luonto., Kuten Mimosa pudica ,jäsen herne perhe, joka tunnetaan myös nimellä ”herkkä kasvi”, joka droops, kun sen lehdet ovat kosketti, sotkeutua valtiot voivat helposti kadota, tai romahtaa, kun ympäristö muuttuu edes hieman. Esimerkiksi kvanttitilan havainnointi tuhoaa sen. ”Et halua edes katsoa kokeiluasi tai hengittää sen päälle”, vitsailee Painter. Lisää Preskill, ” älä sytytä valoa, äläkä edes uskalla kävellä huoneeseen.,”
ongelma on, että sotkeutua hiukkaset takertua ympäristönsä nopeasti, muutamassa mikrosekunnissa tai nopeammin. Tämä sitten tuhoaa alkuperäisen sotkeutua valtion tutkija saattaa yrittää opiskella tai käyttää. Yksikin eksynyt fotoni, joka lentää kokeen läpi, voi tehdä koko jutun hyödyttömäksi.
”Sinun täytyy pystyä luomaan järjestelmä, joka on juuttunut vain itsensä kanssa, ei laite”, sanoo Endres. ”Haluamme partikkelien puhuvan keskenään hallitusti., Mutta emme halua heidän puhuvan mistään ulkomaailmasta.”
alalla quantum computing, tämä hauraus on ongelmallinen, koska se voi johtaa laskennallisen virheitä. Quantum tietokoneet pidä luvata ratkaisemaan ongelmia, joita klassinen tietokoneissa voi, mukaan lukien salaus, kemia, taloudellinen mallinnus, ja enemmän. Missä klassisen tietokoneet käyttävät binary bittiä (joko ”1” tai ”0”) kuljettaa tietoa, quantum tietokoneet käyttävät ”qubits”, joka on olemassa valtioiden ”1” ja ”0” samaan aikaan., Kuten Preskill kertoo, että qubits tämä sekoittaa valtion, tai päällekkäisyys, olisi sekä kuollut ja elossa, viittaus kuuluisa ajatuskoe ehdottama Erwin Schrödingerin vuonna 1935, jossa kissa laatikossa on sekä kuollut että elossa kunnes laatikko avataan, ja kissa on havaittu olevan yksi tai toiseen. Lisäksi ne letkautukset ovat sotkeutuneet toisiinsa. Jos kvantit jotenkin irtautuisivat toisistaan, kvanttitietokone ei pystyisi suorittamaan laskelmiaan.,
näiden kysymysten ratkaisemiseksi, Preskill ja Aleksei Kitaev (Caltech on Ronald ja Maxine Linde Professori Teoreettisen Fysiikan ja Matematiikan ja vastaanottaja 2012 Läpimurto-Palkinnon vuonna perusfysiikka), yhdessä muiden teoreetikot Caltech, on kehitetty käsite piilottaa kvantti-informaation kuluessa maailmanlaajuinen sotkeutua valtion, siten, että mikään yksittäinen bittiä ovat vastaus. Tämä lähestymistapa muistuttaa koodin levittämistä sadoille eri kaupungeissa asuville ihmisille., Kenelläkään ei olisi koko koodia, joten koodi olisi paljon haavoittuvaisempi löydölle.