量子纠缠到平行宇宙 , 听上去似乎有点风马牛不相及 , 而且也有很多朋友认为这根本就是无稽之谈 , 不过事实上还真有那么点关系 , 而且这不是民科的结论 , 而是科学家都怀疑的事情!
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量子纠缠是怎么和平行宇宙扯上关系的?
相信2020年12月3日那件大事大家都知道了:
我国潘建伟、陆朝阳的研究团队和中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作 , 构建了一台76个光子的量子计算原型机“九章” , 已经实现了具有相当前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解!
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对量子计算机感兴趣的朋友瞬间沸腾了 , 因为这种算力对于常规计算机来说 , 比如在失温下对玻色子采样处理5000万个样本 , 量子计算机“九章”只需要200秒 , 但即使以现代超级计算机来运算 , 需要2亿年 , 如果处理100亿个样本 , “九章”只需十小时 , 而超级计算机则需要1000亿年 , 但问题是宇宙诞生也不过137亿年!
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量子计算机为什么那么厉害?
【量子纠缠|量子永生?量子纠缠可以推断出平行宇宙,再无真正意义上的死亡?】量子计算机的原理并不复杂 , 现代计算机用门电路来实现0和1 , 然后再通过各种门电路的组合来实现运算过程 , 每次运算都会丢掉一个数据 , 而且这些数数据只能依次计算 , 而无法同时展开!
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量子计算机使用的则是纠缠粒子的本征态 , 比如自旋1/2粒子 , 选定两个相互正交的本征态 , 分别以 |0>和 |1>表示 , 两个本征态|0 >和|1 >以及无限多个线性叠加态|Ψ>=α|0 >+β|1>,集合起来就是一个量子比特 。
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其实量子比特运算时和传统不是0就是1的状态不一样 , 量子比特除了可以表示0和1外还可以同时表示0和1 , 简单地说两个量子比特就相当于传统计算机四个比特 , 而且量子比特处理方是指数级增加的 , 传统计算机每增加一个比特那就是一个比特 , 但量子计算机每增加一个比特就是2倍于之前的速度 。
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但量子计算机运算后的答案是纠缠态 , 我们依然不知道这个是什么结果 , 但1985年大卫·德义奇(David Deutsch)成功证明了一台普适的量子计算机是可能的 , 1994年时贝尔实验室的彼得·肖(Peter Shor)创造了一种利用量子计算机的算法 , 可以有效地分解大数 , 这是第一个可以超越传统计算机的量子计算机算法!
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假如用它来分解一个250位的数字 , 假如使用传统计算机 , 那么及时利用全世界所有超计算机 , 也需要百万年的时间 , 假如利用量子计算机 , 那么几分钟就可以了 , 它可以在同时处理10^500个不同的计算!
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量子计算机背后的平行宇宙
当科学家意识到这点时 , 一定在欢呼 , 因为量子计算机的算力增加是非常惊人的 , 它为人类提供了一个接近“上帝”的捷径 , 但同时科学家们也发现了一个恐怖的事实 , 当量子计算机展开计算时 , 它甚至处理10^500个不同的计算 , 而且还可以更多!
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这表示什么?整个宇宙的原子也不过10^80个 , 那么请问其计算过程存放在哪个粒子上?大卫·德义奇称 , 唯一的解释就是量子计算机利用了多宇宙 , 把计算放在多个平行宇宙中同时进行 , 最后在本宇宙汇总哪个结果 。
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如果不将计算过程分配出来 , 那么它是如何完成10^500次运算的 , 整个宇宙的资源也不过10^80 , 所以这是MWI(多世界理论)的最好诠释 , 是不是很可笑 , 多世界(平行宇宙理论的一种)并不是幻想 , 而是科学家提出来的!
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双缝干涉和多世界理论
量子论中有一个解释双缝干涉时电子的选择 , 当我们不测量时 , 电子这个波函数是通过了左缝和右缝的显性叠加态 , 但一旦发生测量行为 , 电子将会随机选择左缝或者右缝通过 , 但是我们在宏观世界中从未见过通知穿越左右缝的行为 , 康奈尔大学的物理学家科特·戈特弗雷德认为 , 当电子穿过双缝后 , 处于叠加态的不仅仅是电子 , 还包括我们整个的世界!
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简单的说 , 当电子通过双缝后 , 出现了两个叠加在一起的世界 , 在其中的“左”世界里电子穿过了左边的狭缝 , 而在“右”世界中 , 电子则通过了右边!所以电子这个波函数无需坍缩 , 两种情况都发生了!
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或者怎样理解 , 当电子穿越双缝时 , 世界分裂了 , 变成了左世界和右世界 , 只是在左世界的人观测到了通过左边 , 在右世界的人观测到了右边 , 世界在此刻变成了两个平行世界!
量子自杀实验
薛定谔的猫实验大家都知道了 , 在观测前猫处在又死又活的叠加态 , 而量子自杀则是一个和薛定谔的猫的真人版实验 , 它是80年代末由Hans Moravec , Bruno Marchal等人提出的 , 方式很简单:
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薛定谔的猫实验中 , 如果用多世界理论来解释 , 那么一定有一个世界中的猫是活的 , 而量子自杀实验则是把毒气瓶换成枪 , 猫换成人 , 然后开枪的一刹那 , 会有两种可能 , 一个世界中是枪响了 , 自杀者一命呼呜 , 另一个世界中则是枪没有响 , 或者机械故障 , 或者是颗臭弹 , 反正就是没有击发成功 。
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所以自杀者一定会在其中一个世界里活着 , 即使他一直开枪!但这个理论却无法验证 , 因为开枪后如果真的没死 , 那么我们不知道另一个世界的自杀者是否已经死了 , 如果开枪后自杀者死了 , 我们也无法验证另一个世界的自杀者是否活着 。
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量子永生
但对于自杀者来说 , 仅仅是活着的那个世界才有意义 , 量子论的解释中 , 确实会存在这种可能 , 但哥本哈根诠释并不承认多世界的理论 , 当然更没有人敢于验证这个“量子自杀”实验 。
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