Quantum Zen (量子禅）

一般の人々が量子もつれについて話すとき、彼らは本当に深い理解を求めません。彼らは言うだろう：2つの粒子が遠く離れており、情報が光より速く送信できない場合、1つの粒子の（スピン）状態を測定し、他の粒子の（スピン）状態をすぐに知ることができます。彼らはこれは不思議だと言いました：この情報は光よりも速い速度でこの粒子から他の粒子に伝えられるでしょうか？ しかし、問題は、2つの粒子が異なる状態（スピンが反対方向にある）であることがわかっていて、一方が検出された場合、もちろん、もう一方もわかっているため、光情報の伝送よりも高速である必要はありません。まるで2人がヒスイのアザラシを2つに半分に分け、それぞれが半分を取り、遠くを旅したかのようです。後で片方を見ると、もちろん、もう片方がもう片方を取っていることがわかります。 問題の鍵は、2つの粒子のスピン方向のランダム性にあります。つまり、2つの粒子のスピン方向が反対であることはわかっていますが、各粒子のスピン方向は、粒子自体もわかりません。まだ固定されていないため、正と負の両方が可能です。この粒子の回転方向は他の人にはわかっているようです。そのため、他の "選択"して反対の回転をとります。これは "不気味な動作"（ "不気味な動作"）です。他の人はどのようにして異なる方向をとるのでしょうか。ジェイドシールの半分を2人がそれぞれ取ったと言うのと同じですが、それぞれが固定された半分ではありませんでした。これは不明なためではなく、固定されているからではなく、実際には半分または半分のどちらかです。翡翠の半分は精神性と気性を持っているようです。片方の手では、これは半分かもしれませんし、もう半分かもしれませんが、常に反対であるので、二人はどちらが半分を取ったのか分からないのです。 したがって、量子エンタングルメントの問題は、それらが離れすぎていることではなく、光の速度によって伝播される情報に到達できないことですが、それでも次のようになります。 2）2つが常に異なる方向にある理由。最初の質問は、依然として量子力学の基本的な質問です。つまり、「重ね合わせ」と呼ばれる、なぜ粒子がこれまたはそれになるのかということです。 2番目の問題は、パウリの排他原理に関連しています。...

When the general public talks about quantum entanglement, they really do not ask for deep understanding. They would say: When the two particles are far apart, and the information cannot be transmitted faster than light, you measure the (spin) state of one particle and you immediately know the (spin) state of the other particle. They said this is magical: could the information be transmitted from this particle to the other at the speed of faster than light? But the problem is, if we know that the two particles are in different states (the spins are in opposite directions), and one is detected, of course we will know the other, which does not require any faster than light  information transmission. It is as if two people divided a jade seal into two halves, each taking half, and traveled far away. Later when you see any one half, of course you would know that the other person has taken the other half. The key to the problem lies in the randomness of the spin directions of the ...

现在大众说到量子纠缠，确实是不求甚解。他们说：两个粒子相隔甚远，光信息根本还传不到的时候，你测量一个粒子的（自旋）状态，就知道了另一个粒子的（自旋）状态。他们说这很神奇，莫非有信息超光速地从这个粒子传到了另一个粒子？ 但是问题是，假如我们知道这两个粒子的状态不一样（自旋方向相反），测到一个，当然也就知道了另一个，这不需要什么超光速的信息传递。就好像两个人把玉玺分成两半，每人各拿一半，远走他乡。你看到任何一半，当然也就知道另一个人拿了另一半。 问题的关键，还是在于两个粒子自旋方向的随机性。就是说，我们虽然知道两个粒子的自旋方向相反，但每个粒子的自旋方向，粒子自己都不知道，因为尚未固定，正负皆有可能，这时候，确定一个，另一个却能知道，而“选择”取正好相反的自旋，这就是“怪事”（“Spooky Action”）了，它怎么知道要取不同的方向呢？相当于说，两个人各拿了一半玉玺，但是每个人拿的不是固定的某一半，不是不知道但已经固定，而是确实可能是这半，也可能是那一半，两个一半的玉玺有灵性，有脾气，在一个人的手里，一会是这半，一会是那半，但总是相反，搞得那两个人也不知自己拿的是哪一半。 所以，量子纠缠的问题不是相隔太远，光速传播信息不可能到达，而还是在于：1）为什么一个粒子是既可能是这个，也可能是那个；2）为什么两个总是不同方向。前一个问题还是量子力学的根本问题，既：可以是这个，也可以是这个，即所说的“叠加”。第二个问题，与泡利不相容原理有关。 这两个问题，既然是量子力学的根本，与叠加有关，也就一定会是测不准原理的问题。 （进而，是“realistic”还是“anti-realistic"的问题。） 换句话说，量子纠缠的最大看点并不是在这两个粒子分离之后，相距遥远时被测量，戏法般亮相的时刻，而是每时每刻，尤其是一开始。让我们看看它们在一起时是什么情况：这两个粒子在一起的时候，如果我们把它们看成一个系统，这个系统有自己成对的协变量，也要满足测不准原理。其中有一对，这一对中的一个，就是它们自旋的角动量之和，按照泡利不相容原理，两个自旋方向必需是0，因而是确定的。与这个确定的量对应的协变量是什么呢？我们不去管它，可以想象是某个粒子的自旋。按照测不准原理，两个粒子自旋的和是0，即正好相反，是确定的，那么每个粒子本身的自旋方向就是（极端）不确...

在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，（之后，即使这些粒子被分离很远，也是完全相关的），这个现象被称为为量子纠缠（quantum entanglement）。 量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象；在经典力学里，找不到类似的现象。 量子纠缠的现象源于爱因斯坦。1935年，在普林斯顿高等研究院，爱因斯坦、博士后罗森、研究员波多尔斯基合作完成论文《物理实在的量子力学描述能否被认为是完备的？》，并且将这篇论文发表于5月份的《物理评论》。这是最早探讨量子力学理论对于强关联系统所做的反直觉预测的一篇论文。在这篇论文里，他们详细表述EPR佯谬，试图借着一个思想实验来论述量子力学的不完备性质。他们并没有更进一步研究量子纠缠的特性。 薛定谔阅读完毕EPR论文之后，有很多心得感想，他用德文写了一封信给爱因斯坦，在这封信里，他最先使用了术语Verschränkung（他自己将之翻译为“纠缠”），这是为了要形容在EPR思想实验里，两个暂时耦合的粒子，不再耦合之后彼此之间仍旧维持的关联。不久之后，薛定谔发表了一篇重要论文，对于“量子纠缠”这术语给予定义，并且研究探索相关概念。薛定谔体会到这概念的重要性，他表明，量子纠缠不只是量子力学的某个很有意思的性质，而是量子力学的特征性质；量子纠缠在量子力学与经典思路之间做了一个完全切割。如同爱因斯坦一样，薛定谔对于量子纠缠的概念并不满意，因为量子纠缠似乎违反在相对论中对于信息传递所设定的速度极限。后来，爱因斯坦更讥讽量子纠缠为鬼魅般的超距作用。 1935这一年，爱因斯坦56岁，回答他这篇文章的只有薛定谔和波尔，之后就再也没有人感兴趣。年轻的物理学家们都在急着出成果，管不了这么形而上学的东西。这样想来，爱因斯坦应该也是遭受冷遇的了。或者，他也没有兴趣搞下去。 我的普林斯顿真是很伟大呢（说她是我的，是因为我既在这里得到我的博士学位，也在这里生活了N年）。这样的一个小城，竟好像宇宙的中心一样，群星闪烁。连数名字都数不过来。但是这里我却要提这样一个名字，因为他把量子纠缠又从尘封里翻了出来。说到这，我不得不卖弄一下，忽然想起门德尔松把巴赫翻出来。不过这是哪儿到哪儿的，完全没关系，真实胡思乱想。 这个人就是波姆。话说波姆从伯克利拿到博士，二战...

Mr. Bai: How is quantum computing different from traditional computing? Mr. Sai: Bit is the smallest unit of information. In traditional calculations, the minimum unit value is binary, either 1 or 0, and the physical meaning is that the transistor is "on" or "off". Quantum computing differs from this in that its value is a "state": it can be in an open, closed, or intermediate state at the same time. This is also called "superposition". The building blocks (ie bits, or bits) of quantum chips are called qubits. It is not electronic in nature. Jim Clarke, director of Intel's Quantum Hardware, said: "The work of a transistor requires a string of electrons, and quantum computing works on an electron, and this electron spins, creating a qubit." But they are very powerful. Professor John Morton of University College London said: With 50 qubits, you can solve problems that today's fastest supercomputer cannot. With 300 qubits, ...

白氏：量子コンピューティングは従来のコンピューティングとどう違うのですか？ サイ氏：ビットは情報の最小単位です。従来の計算では、最小単位値は1または0の2進数であり、物理的な意味はトランジスタが「オン」または「オフ」であることです。 量子コンピューティングは、その値が「状態」であるという点でこれとは異なります。つまり、同時に開いた状態、閉じた状態、または中間の状態にすることができます。これは「重ね合わせ」とも呼ばれます。 量子チップの構成要素（ビット）は、キュービットと呼ばれます。それは本質的に電子的ではありません。 IntelのQuantum HardwareのディレクターであるJim Clarke氏は、次のように述べています。「トランジスターの動作には一連の電子が必要であり、量子計算は電子に作用し、この電子がスピンしてキュービットを生成します。」 しかし、それらは非常に強力です。ロンドン大学ユニバーシティカレッジのジョンモートン教授は、次のように述べています。50キュビットで、今日の最速のスーパーコンピューターでは解決できない問題を解決できます。 300キュビットを使用すると、宇宙の原子よりも多くの「状態」が得られます。 量子コンピューティングは確かに非常に抽象的な理論です。また。量子コンピューティングを専門とする研究者は数万人いますが、そのアプリケーションは少なくとも10年は必要です。当時は、コンピュータモデリングや大規模物流などの分野で利用される予定です。 白氏：量子コンピューティングの「特別なこと」とは何ですか？ サイ氏：まず第一に、量子コンピューティングは不正確かもしれません。人間の脳と同じように、自然を模倣したものであり、非論理的で間違いをする可能性があります。しかし、これはアドバンテージにもなる可能性があります。ブラインドロジックは常に正しいとは限りません。 白氏：本当ですか？私は長い間論理を信じてきました。しかし、私は統計とファジー数学の力も信じており、漠然と受け入れています。 サイ氏：第二に、量子コンピューティングはインターネットで生成されたビッグデータの分析には適していない可能性があります。アランチューリングの理論に従って発明されました。つまり、現在使用している「クラシック」コンピュータは...

白先生：量子计算与传统计算有何不同？ 赛先生：比特是信息的最小单位。传统计算里，这个最小单位取值是二进制的，不是1就是0，物理意义是晶体管的“打开”或”关上“。 量子计算与此不同，其标志是，它的取值是一个“状态”：可以同时处于打开，关闭或中间的状态。这也叫“叠加”。 量子芯片的构建块（即位，或比特）称为量子比特。它不并是电子性质的。英特尔量子硬件总监吉姆•克拉克（Jim Clarke）说：“晶体管的工作需要一串电子，而量子计算是工作在一个电子之上，这个电子自旋，造成一个量子比特。” 但是它们很强大。伦敦大学学院的约翰·莫顿教授说：凭借50量子比特，您可以解决当今最快的超级计算机解决不了的问题。有了300个量子比特，您拥有的“状态”会比宇宙中的原子还要多。 量子计算确实很抽象很理论。另外。尽管有成千上万的研究人员致力于量子计算，但它的应用至少还得十年。届时，它将应用于计算机建模和大规模物流等领域。 白先生：量子计算有哪些“特殊的事情”？ 赛先生：首先，量子计算可能不精确。它在某些方面模仿自然，就像人类的大脑一样，可能不合逻辑并犯错误。但这也可以是一种优势-一味粗暴的逻辑并不总是正确的。 白先生：是吗？本人久相信逻辑。不过我也相信统计和模糊数学的力量，迷迷糊糊接受这个。 赛先生：第二，量子计算可能不适用于分析现在互联网产生的大数据。按照Alan Turing的理论发明的，即我们现在用的“经典”计算机在这方面会更好。量子计算机对传统计算机的大数据的分析会更费力。它们几乎是不同的物种。 白先生：这也是我没有料到的。我原以为再各方面都是更快。 赛先生：第三，量子芯片只能在通常比绝对零高100度的温度下工作-远低于外太空。赫尔辛基的一家新兴公司BlueFors制造了构建量子计算机所需的“稀释冰箱”。它每周售出三个单元，每个单元的成本在200,000欧元至500,000欧元之间，这表明了全球量子计算争夺的规模。 白先生：一直这样？看来不会有量子手机，只能在云计算里用。 赛先生：目前有几个竞争的量子比特制造者。英特尔的掌上大小芯片具有49个“超导”量子位。但是据说已经有基于硅的“自旋量子比特”，它们足够小，数亿个可以挤在一个平方厘米的芯片上。据说，自旋量子位具有个性。 白先生：我不知道量子比特还能有不同的！能有什么特性呢？...