Насколько я понимаю, квантовые вычисления основаны на квантовой суперпозиции и запутанности в работе — кубиты должны существовать во всех состояниях одновременно, прежде чем давать определенный результат при наблюдении.
Означает ли это, что квантовые вычисления невозможны в интерпретациях квантовой механики, в которых кубиты на самом деле не существуют во всех состояниях одновременно, пока их не наблюдают? Таким образом, не будут ли квантовые вычисления несовместимы с интерпретациями нелокальных скрытых переменных (например, де Бройля-Бома) или с другими интерпретациями, в которых лежащая в основе реальность является детерминистской, такой как интерпретация т Хофта?
Как правило, когда вы выполняете квантовые вычисления, вы должны произвести какое-то измерение кубитов в конце алгоритма, где искомый результат является очень вероятным (но не обязательно определенным). В любой интерпретации, которая на самом деле согласуется с основными результатами квантовой механики, эти вероятности останутся в силе, и алгоритм будет работать.
Если интерпретация исключается из-за возможности квантовых вычислений, то она (вероятно) неверна, потому что противоречит квантовой механике. Насколько мне известно, все упомянутые вами интерпретации, хотя и являются детерминистскими, все же дают результаты, согласующиеся с квантовой механикой, и не могут быть исключены существованием квантового компьютера.
Как отметили Дэн и Марк, короткий ответ на ваш вопрос — НЕТ. Квантовые вычисления опираются только на математическую основу КМ, то есть на ту часть, которая является общей для всех интерпретаций, в какой бы степени они ни были интерпретациями, а не альтернативными физическими теориями. Если теория предсказывает, что квантовые вычисления не могут работать, она должна либо каким-то образом отклониться от рамок КМ, либо добавить к ним какой-то новый физический принцип с новыми наблюдаемыми последствиями — ни то, ни другое не является простой «интерпретацией». должен сделать.
С другой стороны, можно также задать дополнительный вопрос: дают ли некоторые интерпретации больше понимания ?в том, как работает QC, чем другие? Дэвид Дойч, один из изобретателей квантовых вычислений, стремился воплотить в жизнь многомировую интерпретацию (в которую он твердо верит) и десятилетиями утверждал, что квантовые вычисления делают любую интерпретацию отличной от многомировой. один взгляд безнадежно надуманный. Однако другие, работающие в области квантовых вычислений, категорически не согласны с этим утверждением и говорят, что мы можем прекрасно понять КК, например, с копенгагенской, квантовой байесовской точки зрения или с точки зрения «заткнись и вычисли». Вероятно, большинство исследователей QC не заботятся о дебатах об интерпретации или рассматривают их в основном как источник развлечения. Их основные цели: (а) создать работающие устройства и (б) понять, что мы можем сделать с этими устройствами.
Однако здесь я добавлю свое личное мнение о том, что некоторые интерпретации, такие как интерпретация де Бройля/Бома и ее двоюродные братья, выглядят довольно надуманными, если мы попытаемся использовать их для понимания квантовых вычислений. Да, конечно, де Бройль/Бом предсказывает, что контроль качества может работать, поскольку всеего предсказания совпадают со стандартными QM. Однако в любом интересном квантовом алгоритме (например, в алгоритме Шора) вычислительная «работа» явно выполняется посредством унитарных преобразований экспоненциально большой, сильно запутанной волновой функции из n частиц — ситуация, которая приводит к интуитивному пониманию, сильно отличающемуся от тех предполагается одной или двумя частицами, движущимися в потенциале. Если вы проработаете траектории бомовских частиц в алгоритме Шора, они будут выглядеть как комически нерелевантная интермедия к основному событию, не добавляя никакой пояснительной ценности и просто «привязываясь к поездке». (Подробнее см. в этом вопросе .)
Наконец, для некоторых интерпретаций, таких как «транзакционная интерпретация», я не думаю, что когда-либо было удовлетворительно объяснено, как они могут объяснить квантовые вычисления. Но если так, то это просто еще один способ сказать, что не было удовлетворительно объяснено, как они воспроизводят саму КМ. Подробнее см. здесь .
Как указывает Дэн в своем превосходном ответе, большинство альтернативных «интерпретаций» воспроизводят стандартную квантовую механику по построению. Однако интерпретации коллапса, такие как теория GRW или гравитационный коллапс Пенроузакажется, запрещают когерентность в квантовых системах, превышающих определенный размер или массу. Конечно, эти масштабы пробоя больше, чем те, которые еще были достигнуты в квантовых экспериментах, иначе эти интерпретации уже были бы фальсифицированы или подтверждены. Поскольку квантовым компьютерам предположительно могут потребоваться большие размеры для достижения предела отказоустойчивости, возможно, эти теории коллапса вступят в игру. Однако, даже если бы мы использовали миллион захваченных ионов, мы все равно не приблизились бы к планковской массе, необходимой для коллапса Пенроуза, и, вероятно, весьма далеки от предела GRW. С более крупными кубитами, такими как сверхпроводящие системы, возможно, гипотетический предел коллапса будет меньше, чем у работающего отказоустойчивого компьютера. Однако это довольно большое «если».
Изменить в ответ на комментарии
Верно, что упомянутые мною теории не являются «интерпретациями» по педантическому определению. Однако все эти примеры обычно смешивают с истинными интерпретациями и преподают, например, на одних и тех же уроках философии :) На самом деле конец книги Бома посвящен расширениям его теории, которые могут фальсифицировать стандартную КМ. Чтение произведений Криса Фуксапо квантовому байесовскому учению ясно дает понять, что в конечном счете он заинтересован в поиске принципиально иной теории, которую можно было бы проверить экспериментально. Это потому, что физики знают, что для того, чтобы их любимая теория была интересна (по крайней мере, для остального научного сообщества), она также должна быть фальсифицируемой. Общим для всех таких вариантов с истинными интерпретациями является то, что по своей конструкции они правильно предсказывают результаты всех квантовых экспериментов, проведенных на сегодняшний день. Вот почему я подумал, что их стоит упомянуть как другой взгляд на существующие ответы.
пользователь4552
qcвопрос