作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 时空二元性:在量子动力学中交换空间和时间的角色模拟了外部观察者的监控效果
信用:Ippoliti和Khemani
近年来，数字量子计算机和模拟器的发展取得了重大进展
这些新兴的物理系统为控制和测量各种量子动力学开辟了前所未有的可能性
因此，以前被认为是推测性的、超出实验探索范围的多体物理学中的一些基本问题，现在可以在实验室环境中进行检验了
斯坦福大学的研究人员最近开展了一项研究，探索量子测量在多体动力学中的作用
在他们发表在《物理评论快报》上的论文中，他们特别提出了一种协议，可以用来实现包括量子计算机和量子模拟器中的量子测量在内的动力学，同时避免了被称为后选择的程序步骤
“测量在量子物理学中有着特殊的地位:它们导致系统突然‘崩溃’到几个可能的测量结果中的一个上，这些结果是随机选择的，”进行这项研究的两位研究人员马特奥·伊普利和维迪卡·克马尼告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“例如，想象薛定谔的猫在一个盒子里‘叠加’了活人和死人——盒子一打开，猫的状态就崩溃了，要么活着，要么死了
相比之下，“单独”的量子系统以确定性的方式进化，也称为“单一”动力学
" 在过去的几年里，部分受最近量子计算设备发展的推动，许多研究者已经开始研究量子测量和多体幺正动力学之间的相互作用
有趣的是，他们预测这些装置产生的状态会呈现出一系列不同的新现象
随后，这些观察成为众多理论研究的焦点
“从实验的角度来看，量子测量的随机性带来了一个大问题:为了可靠地产生相同的状态(测量其属性或在应用中使用它所必需的)，人们必须一次又一次地复制相同的随机测量结果序列，”伊波利蒂和克马尼解释道
“这是一个指数级的罕见事件，就像扔硬币很多次，得到一个直线排列的头像，这不是一个技术限制，而是量子力学基本规则的结果
这就是“后选择”的问题
" 为了测量非幺正动力学中的纠缠，研究人员必须多次重复一个实验，以满足这一“后选择”要求，这将是非常困难的
这项研究的主要目的是设计一个策略，使这些动态的实验实现不需要后期选择
他们提出，这可以通过交换空间和时间的角色，利用一个被称为时空二元性的想法来实现
“简单地说，想象一下在你的实验室里有一组量子比特，排列成一条线，在一、二等位置
，”伊波利和克马尼说
“可以让它们与邻居互动，从而及时进化，描述了一种量子计算
现在想象一个存在于实验室时间方向并在空间方向进化的“虚拟”系统——在la b中从一个量子位移动到两个意味着在一个时间单位内进化这个虚拟系统，等等
" 研究人员检查的系统的“虚拟进化”结果是非单一的，这实质上意味着它包括一些测量元素
然而，这些元素是完全确定的，并且可以可靠地重复再现
这一关键特性使他们能够将自己的想法转化为协议，在量子模拟器中实现并研究纠缠动力学
“我们的研究背后的想法可能看起来很抽象，但是我们把它们翻译成一个特定的协议，可以在当今的数字量子模拟器上执行，”伊波利蒂和克马尼说
“这创造了一条直接的途径来实验性地研究这些涉及测量的新型量子动力学，同时也使一些令人兴奋的理论想法更接近于实现
" 在未来，由伊波里和克马尼设计的协议可以为研究量子系统中的纠缠动力学开辟新的可能性
此外，他们的工作可以为保护存储在现有和新开发的量子设备中的信息的新策略的开发提供信息
这些研究人员提出的“时空对偶性”的概念也可以用来研究与量子系统相关的许多物理现象和动力学
“我们目前正在探索可以用这种方法制备的有趣的状态，以及它们如何与我们所知的量子物质相联系，”伊波利和克马尼补充道
“更一般地说，我们的研究将受到量子计算和模拟新时代的启发，有双重目标:一方面，发现这一技术进步可能带来的新的基本现象；另一方面，追求可能对技术本身有影响的新的基本思想，特别是储存和操纵动力学信息的新方法
"
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