洛斯阿拉莫斯国家实验室 在洛斯阿拉莫斯国家实验室的一个团队的研究中,爱丽丝准备了她的量子位,并将信息加扰的酉U应用于这个量子位和其他许多量子位
鲍勃在任何基础上测量她的量子位,将量子位翻转到爱丽丝不知道的状态
爱丽丝仍然可以通过单个解码单元重建她的信息
信用:洛斯阿拉莫斯国家实验室 使用量子计算机模拟时间旅行,研究人员已经证明,在量子领域,不存在“蝴蝶效应”
“在研究中,信息——量子位或量子位——穿越‘时间’进入模拟的过去
其中一个被严重损坏,打个比方,就像踩到一只蝴蝶
令人惊讶的是,当所有量子位都回到“现在”时,它们看起来基本上没有改变,就好像现实是自我修复的
洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论物理学家尼古拉·希尼辛说:“在量子计算机上,模拟时间上相反的演化,或者模拟回溯到过去的过程,都是没有问题的。”他也是该论文的作者之一,同时也是洛斯阿拉莫斯非线性研究中心的博士后严斌
“因此,如果我们穿越回过去,增加一点点伤害,然后返回,我们实际上可以看到复杂的量子世界会发生什么
我们发现我们的世界幸存了下来,这意味着在量子力学中没有蝴蝶效应
" 在雷·布雷德伯里1952年的科幻小说《惊雷之声》中,一个角色用时间机器旅行到遥远的过去,在那里他踩上了一只蝴蝶
回到现在,他发现了一个不同的世界
这个故事通常被认为是创造了“蝴蝶效应”这个术语,它指的是一个复杂的动态系统对其初始条件的高度敏感性
在这样的系统中,早期的小因素会对整个系统的进化产生强烈的影响
相反,严和发现,在量子系统中,模拟回到过去造成微小的局部损伤,只会导致当下微小的、无足轻重的局部损伤
这种效应在信息隐藏硬件和量子信息器件测试中有潜在的应用
计算机可以通过将初始状态转换成强烈纠缠的状态来隐藏信息
“我们发现,即使入侵者对强纠缠态进行了破坏态的测量,我们仍然可以很容易地恢复有用的信息,因为这种破坏不会被解码过程放大,”严说
“这证明了创造用于隐藏信息的量子硬件的说法是正确的
" 这一新发现也可以用来测试量子处理器是否真的按照量子原理工作
由于新发现的非蝴蝶效应是纯量子的,如果一个处理器运行颜和的系统并显示出这种效应,那么它一定是一个量子处理器
为了测试量子系统中的蝴蝶效应,严和利用理论和IBM-Q量子处理器的模拟,展示了一个电路如何通过应用量子门来进化出一个复杂的系统,其中有向前和向后的因果关系
一个量子时间机器模拟器
在这个团队的实验中,爱丽丝,一个最喜欢的用于量子思想实验的代理人,在当前时间准备了她的一个量子位,并通过量子计算机反向运行它
在很久以前,一个入侵者——鲍勃,另一个最喜欢的替身——测量爱丽丝的量子位
这一行为扰乱了量子位,破坏了它与世界其他地方的所有量子关联
接下来,系统向前运行到当前时间
根据雷·布雷德伯里的说法,鲍勃对国家的小伤害以及过去所有这些关联应该会在复杂的向前进化过程中迅速放大
因此,爱丽丝最终应该无法恢复她的信息
但事实并非如此
严和发现,目前大部分的本地信息隐藏在遥远的过去,本质上是量子关联,不能被小的篡改所破坏
他们表明,尽管有鲍勃的干扰,信息返回给爱丽丝的量子位并没有造成太大的损害
与直觉相反,对于更深入的过去旅行和更大的“世界”,爱丽丝的最终信息返回给她的伤害更小
“我们发现经典物理和量子力学中的混沌概念必须有不同的理解,”希尼辛说
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