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Es el universo un ordenador cuántico - barrera de la velocidad de la luz una restricción computacional

Actualmente existe un debate en curso sobre los principales matemáticas blog de Gödel de la Carta Perdida, entre Gil Kalai y Aram de la Grada, con el ex argumentando que la construcción de un ordenador cuántico puede no ser posible debido a la propagación del ruido, y el segundo, argumentando lo contrario.

Me estoy preguntando si no hay ningún argumento para demostrar que la construcción de un ordenador cuántico es posible, por virtud de mostrar que la computación cuántica es evidente en el mundo físico.

Así que la pregunta es:

(A) ¿Se conocen ejemplos de interacciones físicas donde el nivel macro transiciones de estado podría ser determinado solo pueden estar en correspondencia con subyacente a la computación cuántica? I. e. del mismo modo que el algoritmo de Shor ser exponencialmente más rápido que cualquier conocido clásico algoritmo de factorización, hay ejemplos conocidos de procesos físicos, por ejemplo, la perturbación de estabilización en una muy grande de partículas de clúster, que podría ser mostrado, suponiendo P<>NP, que solo podrá ser resuelto de manera eficiente por una computación cuántica.

Algunos, admito altamente especulativo, más preguntas sería:

(B) Es la velocidad de la barrera de luz, posiblemente, un natural computacional límite de nuestro universo particular, de modo que por la complejidad computacional de la clase de mecánica cuántica, trabajando en una red relacional-como el espacio-tiempo de la estructura, esta es la velocidad máxima que el cómputo de las reglas puede mover una partícula/onda de la representación a través de una región de red de la energía más baja/complejidad (es decir, un vacío)?

(C) Es la mecánica cuántica una real necesidad para que el universo siga las leyes de la física clásica a nivel macro? El informal argumento de que en muchos-a-muchos partícula cuántica nivel de las interacciones, sólo la capacidad de cada partícula para calcular en paralelo una infinita o quantum-cuasi-infinito número de caminos es lo que permite que el universo para resolver una solución en tiempo real en el nivel macro.

Solicitar referencias a la investigación a lo largo de estas líneas, o los argumentos para apoyar o contradecir estas especulaciones.

10voto

heathrow Puntos 25

La respuesta a esta pregunta es de extrañar que no, y esto no es porque no tenemos suficiente sistemas cuánticos. Tenemos un montón. El problema es que si un sistema natural con un gran número de partículas es la aplicación de un cálculo que requiere exponencial de los recursos, no se puede hacer el cálculo para comprobar si la mecánica cuántica es correcta. La mecánica cuántica puede estar fallando todo el tiempo en muy emocionado muy enredado estados nucleares, pero no nos conoce, porque no se puede calcular exactamente los niveles de energía, sólo podemos confiar en el experimento.

En primer lugar, por Una, cada sistema cuántico con un gran número de partículas y las interacciones fuertes es la implementación de un trivial computación cuántica, pero que no puede comprobar si se está haciendo correctamente. Por ejemplo, si usted excitar a un núcleo de uranio a un muy alto estado de excitación, de modo que se puede emitir rayos x, neutrones y protones, y mirar el radiada espectro de cosas, las amplitudes de emisión son muy complicados producto de un 250 sistema de partículas con imposibles de calcular los enredos. Estos cálculos, simplemente, no puede ser hecho por cualquier clásico de la computadora, así que no sé si la mecánica cuántica está fallando. Pero sí, un núcleo de uranio en un 700MeV estado excitado es la realización de un increíblemente complejo computación cuántica que no podemos calcular incluso con un ordenador del tamaño del universo.

Para B--- a tu pregunta es absurda, pero la velocidad de la luz limita la velocidad de transferencia de información en un ordenador. Esto no es una limitación del principio, porque se dice que un cálculo paso que mueve datos de un punto a a Un punto B va a tomar un tiempo proporcional a la distancia entre a y B. Esto no influye en la complejidad computacional, porque se puede hacer el movimiento en el polinomio de tiempo en el tamaño de su memoria, incluso si es de forma ineficiente mostrados en una línea recta. Este es un arenque rojo. Las palabras "este es el máximo de la velocidad de una partícula sin masa puede calcular una ruta resueltos para cuando se viaja a través de un vacuo campo cuántico" no tienen sentido.

Para C: la respuesta a esta pregunta es no--- sólo puede tener de la mecánica clásica, que no requiere infinitas sumas para resolver la respuesta. La idea de que la mecánica cuántica es necesaria para la reproducción clásica respuestas definitivas es extraño, porque en realidad es misteriosa cómo sucede esto. Con el fin de producir los resultados definitivos de la superposición cuántica enredo, debe asumir que somos la división de las entidades en los muchos mundos de la imagen, o bien para que ponga en definitiva-de la creación de leyes por la mano que hacer la misma cosa effecively. Si la naturaleza es fundamentalmente clásica, esto no va a importar.

Comentarios sobre el enlace de Discusión

El argumento Gil Kalai hace es interesante, pero se conoce poco. Christopher Moore hizo el punto convincente en el primero de los comentarios aquí: http://rjlipton.wordpress.com/2012/01/30/perpetual-motion-of-the-21st-century/ , y no quiero que se repita demasiado. Cuando usted está proponiendo que la computación cuántica se producirá, están proponiendo que la mecánica cuántica es incorrecta, y el fallo se produce por muy enredado grandes sistemas físicos.

El argumento en contra de la mecánica cuántica a partir de la imposibilidad de que un sistema físico haciendo una exponencial de la computación es completamente diferente a la de otros argumentos en contra de la mecánica cuántica. El principio filosófico es que la naturaleza no puede ser que mucho más recursos de los ricos que nosotros, porque esto introduce un elemento místico en principio uncomputability en grandes sistemas cuánticos en la naturaleza. Este principio es nuevo en cuanto a literatura se refiere--- pero no es debido a Gil Kalai. Lo escuché primero de CS estudiante Abram Connely hace una década, este fue su personal carne de res con la mecánica cuántica. Me pareció un persuasivo y punto interesante, y traté de darle una exposición en mi respuesta aquí: Consecuencias de la nueva teorema de la QM? . La formulación precisa Kalai da es muy interesante, pero formulada en un sub-óptimo.

En fin creo que la computación cuántica es imposible, absolutamente, se requiere una nueva ley de la física que sustituye a la mecánica cuántica, o al menos en un principio para determinar cómo la mecánica cuántica falla. La declaración de que el fracaso es fundamental, porque el universo no puede ser tan complicado, requiere que al menos intenta especificar cómo el universo puede ser simplificado.

Es incorrecto argumentar que la simple implementación de ruido hace que la computación cuántica infeasable, sin hacer una propuesta que no es una ley de la naturaleza que prohíbe la computación cuántica enredos. La razón es que usted puede simplemente eliminar el ruido de enfriamiento el sistema, y la fabricación de las piezas precisas. No hay, en principio, límite para la computación cuántica, tamaño, incluso sin corrección de errores. Quantum de corrección de errores es fundamental para la realización en la práctica, pero, en principio, sólo se puede imaginar un perfecto equipo, y se acercan más y más cerca en el más frío y más frío del sistema, sin límite, excepto en cuánto está dispuesto a gastar.

Un fallo de la mecánica cuántica que sólo afecta a la mutua enredos de un gran número de partículas cuánticas pueden fácilmente haber escapado a la detección, pero a la hora de proponer modificaciones a la mecánica cuántica, se debe verificar que no conducen a cosas que no han escapado a la detección. Cosas como el fracaso de la conservación de energía, fallo de par-partícula de la coherencia, la irreversible pérdida de información en unos pocos sistemas del cuerpo, la fricción en el movimiento atómico, y todo tipo de otras cosas.

Para comprobar estas cosas, no es suficiente para formular el cómputo de fallo de principio acerca de un resumen dispositivo de computación. Uno debe mostrar cómo este principio se modifica el real a escala atómica función de onda dinámica. La idea de que esto es una falta de linealidad en la ecuación de Schrödinger es malo, así que si usted se propone la modificación, debe ser porque el se es un emergente de la descripción de fundamental un sistema clásico.

Estas ideas se deben a t'Hooft, que también es escéptico de la computación cuántica, en su mayoría por la misma razón Einstein era escéptico de la mecánica cuántica. t'Hooft ha dado varios intentos en un modelo para cómo reemplazar la mecánica cuántica con un sistema que no va a ser capaz de exponencial de la computación, y si uno se propone fundamental de la decoherencia (que es lo que Gil Kalai está haciendo), uno debe hacerlo en el contexto de, al menos, una especulación sobre el sustrato subyacente.

3voto

user70192 Puntos 1591

Evidentemente han demostrado los experimentos de John Bush en la hidrodinámica de la onda piloto que macro escala la reproducción de efectos cuánticos es totalmente posible, la interpretación de Copenhague puede ser en problemas, y la respuesta a tu pregunta puede terminar siendo "sí," después de todo, a la sorpresa de la mayoría de nosotros.

Dicho esto, hasta que se realicen más experimentos, dudo que la opinión expresada en esta respuesta es probable que sea muy popular.

2voto

Tyler Forsythe Puntos 151

Yo sólo quería hacer un comentario, pero fue llegar a tiempo. Yo quería decir algo acerca de (a).

Spin-flips son, obviamente, en un natural correspondencia con quantum cálculos y ocurren todo el tiempo. Sin embargo, no me atrevería a sostener que son "sólo en la correspondencia con los cálculos cuánticos", para que usted podría hacer que "corresponden" a absolutamente cualquier cosa que desee. De hecho, también se puede decir que corresponden a los clásicos de la moneda-lanzamientos. Una más de quantum (tal vez no muy significativa) ejemplo:"podría" siempre dicen que el universo es un análogo cuántico-ordenador, lo que es la simulación de sí mismo.

Tal vez más relevante, ¿por qué cualquier argumento de esta naturaleza, ser un indicio de que los ordenadores cuánticos puede ser construido? Supongamos que el argumento que proponemos es válida en un sentido fuerte y, además, que las computadoras cuánticas no puede ser construido. Desde clásicos de los equipos puede ser construida. A continuación, podría perfectamente argumentar que "deberíamos" consideran que el universo es un clásico de la computadora, utilizando un $\epsilon$-lejos de la línea de razonamiento. Incluso si usted no cree en la computación cuántica, esto no se ve como un útil cuadro de la realidad de un moderno físico. ¿Dónde se coloca todos los efectos cuánticos que se ha demostrado experimentalmente?

-1voto

Selc Puntos 1

El siguiente es sumamente especulativa y algunos de los argumentos son antropomorfas, así que lee bajo tu propio nivel de tolerancia. Se refiere esencialmente a la interpretación del mundo físico en términos de la teoría de la información y posiblemente cuántica de la medición de la teoría, en lugar de directamente de la mecánica cuántica.



Si consideramos que el espacio o el espacio-tiempo como una estadística de construcción de finito de la información adquirida a través del tiempo, y existe una menor discretos límite de tiempo como el tiempo de Planck, no deberán ser en realidad un límite de velocidad (tal vez c o algún múltiplo de c), que surge de forma natural, ya que el observador no puede percibir los objetos que viajan más rápido que la tasa finita en la que él/ella puede calcular la métrica de las relaciones entre el espacio-tiempo puntos. Viajar más rápido que este límite sería como intentar tener su pastel y comérselo también...usted no será capaz de observar un más rápido que la luz del objeto porque usted no tiene el tiempo para percibir el espacio de telón de fondo a partir de la información recibida. Ahora podría ser muy interesante lagunas a esta idea, que podría permitir la FTL en determinadas circunstancias, especialmente si el espacio puede ser creado a un ritmo más rápido que la velocidad de la luz como tal vez se produjo en el universo temprano. También se podría argumentar, FTL es posible sólo no directamente observables en este escenario. Si c es la velocidad límite, uno experimental del efecto que uno podría esperar es la mezcla de x,y y z coordenadas a velocidades cercanas a c, por lo que también debe ser una, y, z de la contracción, así como de Lorentz x la contracción.


Tal vez el más interesante que un simple límite de velocidad, sin embargo, es que los tipos de tales determinado estadísticamente fondo espacios que podrían ser medido de una manera realista y determinada por un observador podría tener conexiones más profundas con la gravedad en abierto grandes escalas y O(N) grupos pequeños cerrado escalas. El espacio Euclidiano que generalmente observar en escalas intermedias entre estos dos extremos muy simple y único simétrica propiedades (rotación, la traducción, la inversión de la invariancia) que uno podría esperar emerge de forma natural a partir de estadística de la construcción de todos los posibles espacios tanto como Feynman muchos caminos de mezcla hacia el mínimo principio de la acción. A muy grandes escalas, sin embargo hay definitivamente dimensiones (y probablemente topológico) limitaciones para la percepción de dicho estadístico de espacio que requieren las asimetrías (y por lo tanto curvaturas) ser presentado. Podemos, por ejemplo aproximado de un observador que puede recoger sólo finita cantidad de información acerca de su espacio a lo largo del tiempo como un azar del caminante que se puede observar un espacio punto en un espacio de celosía por unidad de tiempo. Es bien sabido que en una red infinita mayor que el de dos dimensiones, el observador sólo regreso/observar cualquier punto de transición o de un número finito de veces a pesar de un tiempo infinito para la observación, y por lo tanto sería incapaz de determinar estadísticamente la métrica de un espacio de este tipo! Por lo general finito (y por lo tanto cerrado y pequeño) espacios, esto no es un problema, sin embargo, y tal vez es la razón por la que podemos obtener interesantes medidor de grupos como el de SU(3), etc en pequeñas escalas, mientras que percibimos simple y limitada proyección 2D 3D del espacio Euclidiano en escalas más grandes, y requieren curvaturas/gravedad en las escalas más grandes.


Es quizás también un revelador antropomorfismo que percibimos abrir espacios 2D en dos formas diferentes, como una pantalla 2D como proyección en frente de nosotros, o como un horizonte lineal-como proyección veces una distancia radial sobre la superficie de un gravitando cuerpo. La tarde es mucho menos directa y la linealidad o la falta de ella aparece limitado y controlado por la gravedad de llegar a una absoluta en la superficie de un agujero negro en donde el observador y su realidad es completamente plana. Si hubo una continua/lisa conexión entre los dos, lo que podría constituir una nueva dualidad.

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