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Quanten-Syteme



 

Anschnitt  I

,Abschitt  II

Abschnii III

W I R E D

Quantencomputer, die theoretischen Grundlagen

Autor: Frank Wilczek. Frank Wilczek Wissenschaft  ⦁ Datum der Veröffentlichung: 05.01.16. 05.01.16
⦁ Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07:00. 07:00
Ihre einfachen (ja, einfache) Anleitung zur Quantenverschränkung
Eine Aura von Glamour Geheimnis misst das Konzept der Quanten-Verschränkung, und auch die (irgendwie) Verwandte behaupten, daß die Quantentheorie erfordert "viele Welten". Doch am Ende diejenigen sind oder sein sollten, wissenschaftliche Ideen, mit bodenständigen Bedeutungen und konkreten Auswirkungen. Ich möchte hier die Konzepte der Verschränkung und viele Welten zu erklären, so einfach und klar wie ich weiß, wie.
Ich habe.
Verschränkung wird oft als ein einzigartig quantenmechanisches Phänomen betrachtet, aber es ist nicht. In der Tat ist es aufschlussreich, wenn etwas unkonventionell, eine einfache nicht-Quantum (oder "klassische") Version der Verstrickung zuerst zu prüfen. Dies ermöglicht es uns, die Subtilität der Verschränkung selbst abgesehen von der allgemeinen Kuriosität der Quantentheorie zu hebeln.

Verschränkung entsteht in Situationen, wo wir teilweise wissen über den Stand der beiden Systeme. Unsere Systeme können z. B. zwei Objekte, dass wir c-Ons nennen. Das "c" ist dazu gedacht, "klassische" empfehlen, aber wenn Sie etwas haben lieber spezifische und angenehm im Auge, können Sie unsere c-Ons als Kuchen vorstellen.
Unsere c-Ons kommen in zwei Formen, quadratische oder Runde, die wir als ihre möglichen Zustände zu identifizieren. Dann die vier möglichen gemeinsamen Zustände, für zwei c-Ons sind (Quadrat, Quadrat), (Quadrat, Kreis), (Kreis, Quadrat), (Kreis, Kreis). Die folgenden Tabellen zeigen zwei Beispiele, was die Wahrscheinlichkeiten für das System in jedem dieser vier Staaten zu finden sein könnte.
Wir sagen, dass die c-Ons "unabhängig" sind, wenn Wissen über den Stand eines von ihnen nützliche Informationen über den Zustand des anderen nicht geben. Unsere erste Tabelle hat diese Eigenschaft. Wenn die erste c-auf (oder Kuchen) ist quadratisch, wir sind noch in der Dunkelheit über die Form des zweiten. In ähnlicher Weise verrät nichts Nützliches über die Form der ersten Form des zweiten nicht.
Auf der anderen Seite sagen wir, dass unsere zwei c-Ons verstrickt sind, wenn Informationen zu einem unserer Kenntnis des anderen verbessert. Unsere zweite Tabelle zeigt extreme Verschränkung. In diesem Fall, wenn der erste c-on ist kreisförmig, wir wissen, die zweite Runde zu. Und wann die erste c-on ist quadratisch, ist also die zweite. Die Form eines wissen, können wir die Form des anderen mit Sicherheit folgern.

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Die Quanten-Version der Verschränkung ist im Wesentlichen das gleiche Phänomen – das heißt, mangelnde Unabhängigkeit. In der Quantentheorie sind Staaten durch mathematische Objekte genannt Wellenfunktionen beschrieben. Die Regeln körperliche Wahrscheinlichkeiten Wellenfunktionen herstellen einzuführen sehr interessante Komplikationen, wie wir werden diskutieren, aber der zentrale Begriff der verschränkten wissen, das wir für klassische Wahrscheinlichkeiten bereits gesehen haben, über führt.
Kuchen zählen nicht als Quantensysteme, natürlich, aber Verschränkung zwischen Quantensysteme erhebt sich natürlich – zum Beispiel in der Nachmahd von Teilchenkollisionen. In der Praxis sind unentangled (Nachfolgestaaten) seltene Ausnahmen, wenn Systeme interagieren, das Zusammenspiel Korrelationen zwischen diesen entsteht.
 
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Betrachten Sie wir z. B. Moleküle. Sie sind aus Subsystemen, nämlich Elektronen und Atomkerne zusammengesetzt. Niedrigste Energiezustand des Moleküls, in dem es am häufigsten gefunden wird, ist ein höchst verschränkten Zustand seiner Elektronen und Kerne, die Positionen der die konstituierenden Partikel sind keineswegs unabhängig. Da die Atomkerne bewegen, die Elektronen bewegen sich mit ihnen.

Beispiel: Wenn wir schreiben Φ■, Φ● für die Wellenfunktionen System 1 in seinen Platz oder kreisförmige Staaten und ψ■, ψ● für die Wellenfunktionen System 2 in seiner quadratischen oder runden Staaten beschreiben, beschreibt dann in unserem Beispiel die gesamten Staaten werden
Unabhängig: Φ■ ψ■ Φ■ ψ● Φ● ψ■ + Φ● ψ●
Verstrickt: Φ■ ψ■ + Φ● ψ●
Wir können auch die unabhängige Version als schreiben.
(Φ■ + Φ●) (Ψ■ + Ψ●)
Beachten Sie, wie in dieser Formulierung die Klammern deutlich Systeme 1 und 2 in unabhängige Einheiten trennen.
Es gibt viele Möglichkeiten, verschränkte Zustände zu erstellen. Eine Möglichkeit ist, ein Maß für Ihre (Verbundsystem) zu machen, die Ihnen Informationen zu partiellen Dateien gibt. Wir können lernen, zum Beispiel, dass die beiden Systeme sich verschworen haben, haben die gleiche Form, ohne zu lernen, genau welche Form sie haben. Dieses Konzept wird später wichtig werden.
Markanten Folgen der Quantenverschränkung, wie der Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) und Greenberger Horne Zeilinger (GHZ) Effekte entstehen durch sein Zusammenspiel mit ein weiterer Aspekt der Quantentheorie genannt "Komplementarität". Um den Weg für die Diskussion von EPR und GHZ zu ebnen, lassen Sie mich nun

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