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Buchi neri, entanglement e limiti del elaboratore quantistico

Buchi neri, entanglement e limiti del elaboratore quantistico

Ipotizziamo che una tale – la chiameremo Alice – abbia un elenco di segreti cosicche vuole abbattere, e cosicche quindi lo getti per un apertura fosco verso piatto di lato. Stabilito cosicche i buchi neri sono i ancora veloci demolitori della indole, agendo maniera giganteschi tritarifiuti, i segreti di Alice sono sufficientemente al sicuro, giusto?

Allora supponiamo cosicche la sua antagonista, Bob, abbia un PC quantistico affinche e entangled al interruzione fosco. (Nei sistemi quantistici entangled, le azioni eseguite circa una particella influenzano durante modo paragonabile i loro amante entangled, senza vincoli dalla distanza e ed qualora alcuni scompaiono in un buca buio).

Un rinomato esperimento intellettivo di Patrick Hayden e John Preskill dice in quanto Bob puo controllare alcune particelle di insegnamento che escono dai bordi di un buca triste. Appresso Bob puo adoperare quei fotoni modo qubit (l’unita di esecuzione di inizio del calcolo quantico) passaggio le porte logiche del suo elaboratore quantico in svelare la fisica circostanza giacche ha portato il caos nel trattato di Alice. Da questo puo ricreare il libro.

Eppure non cosi durante fretta. Il nostro giovane prodotto sull’apprendimento meccanico quantico suggerisce in quanto il volume di Alice potrebbe succedere svanito durante costantemente, poi complesso.

Pc quantistici a causa di controllare la funzionamento quantistica Alice potrebbe non avere per niente la capacita di coprire i suoi segreti in un apertura buio. Nondimeno, il nostro insolito teorema no-go sul confusione (scrambling) dell’informazione ha un’applicazione nel puro visibile attraverso capire i sistemi casuali e caotici nei campi sopra corrente sviluppo dell’apprendimento automatico quantistico, della termodinamica quantistica e della disciplina dell’informazione quantistica.

Richard Feynman, ciascuno dei grandi fisici del XX eta, ha scagliato il bivacco dell’informatica quantistica sopra un discussione del 1981, in quale momento ha proposto di accrescere i PC quantistici appena ripiano comune durante inventare i sistemi quantistici. Sono notoriamente difficili da apprendere in altro modo.

Il nostro gruppo al Los Alamos National Laboratory, insieme ad gente collaboratori, si e condensato sullo studio degli algoritmi durante i calcolatore elettronico quantistici e, con individuare, sugli algoritmi di studio involontario – cio che alcuni amano convocare ingegno artificioso. La studio intende far insegnamento verso quali tipi di algoritmi funzioneranno concretamente sui calcolatore elettronico quantistici esistenti, disturbati dal rumore e sopra rapporto intermedia, e anche riguardo a questioni irrisolte della dinamica quantistica sopra superficiale.

Durante circostanza, abbiamo affettato la allineamento degli algoritmi quantistici variazionali. Essi configurano un zona di decisione dei problemi in cui i picchi rappresentano i punti ad alta energia (indesiderati) del istituzione, ovverosia dilemma, e le valli sono i valori per bassa decisione (auspicati). A causa di accorgersi la risoluzione, l’algoritmo si fa strada per un aspetto razionale, esaminando le sue caratteristiche una alla avvicendamento. La opinione si trova nella vallata ancora profonda.

L’entanglement uscita al sconvolgimento Ci siamo chiesti dato che potessimo assegnare l’apprendimento istintivo quantistico attraverso comprendere il rimescolamento. Presente episodio quantistico avviene qualora l’entanglement cresce sopra un metodo prodotto di molte particelle ovvero atomi. Pensate alle condizioni iniziali di corrente complesso mezzo una forma di notizia – il libro di Alice, attraverso caso. Modo cammino affinche l’entanglement fra le particelle all’interno del compagine quantistico cresce, l’informazione si diffonde abbondantemente; codesto turbamento dell’informazione e la importante per comprendere il guazzabuglio quantistico, la disciplina dell’informazione quantistica, i circuiti casuali e una sequenza di altri argomenti.

L’entanglement dei qubit durante afferrare i buchi neri

Un buco negro e il rimescolatore conclusivo. Esplorandolo mediante un algoritmo quantico variazionale riguardo a un elaboratore quantistico teorico entangled col apertura nero, potremmo sondare la riproducibilita sopra ampia successione e l’applicabilita dell’apprendimento istintivo quantistico. Potremmo ancora afferrare una cosa di inesperto sui sistemi quantistici per superficiale. La nostra idea periodo di adoperare un algoritmo quantico variazionale giacche avrebbe usato i fotoni sfuggiti verso impratichirsi la svolgimento del buco negro. L’approccio sarebbe una norma di ottimizzazione, attualmente una turno, giacche cattura nel ambiente esatto il segno piu abbassato.

Nel caso che lo trovassimo, riveleremmo la successione all’interno del tugurio negro. Bob potrebbe impiegare queste informazioni durante intuire il etichetta del rimescolatore e ripristinare il libro di Alice.

Ora inaspettatamente il pensiero. L’esperimento mentale di Hayden-Preskill presuppone affinche Bob possa cagionare le dinamiche del interruzione negro in quanto stanno rimescolando le informazioni. Anziche, abbiamo scoperchiato che la temperamento stessa del sconvolgimento impedisce verso Bob di capire quelle dinamiche.

Sopra blocco sopra un altura depresso Ecco ragione: l’algoritmo si e chiuso sopra un acrocoro afflitto (barren plateau) in quanto, nell’apprendimento automatico, e costernato mezzo sembra. Durante l’addestramento dell’apprendimento robotizzato, un tavoliere deserto rappresenta singolo zona di ardire dei problemi perche e interamente spianato, verso quanto l’algoritmo puo sognare. Con corrente aspetto in assenza di caratteristiche, l’algoritmo non puo accorgersi la declivio contro il abbassato; non c’e un percorso luminoso canto il microscopico di energia. L’algoritmo gira a cavita, inadeguato di impratichirsi alcune cose di tenero. Non riesce verso incrociare la risoluzione.

Il nostro derivante teorema no-go dice affinche qualunque disegno di apprendimento robotizzato quantico incontrera il temuto pianoro disabitato qualora verra applicata verso un udienza di rimescolio ignorato.

La buona annuncio e affinche la maggior parte dei processi fisici non e percio complessa modo i buchi neri, e addensato avremo una amico introduttivo delle sue dinamiche, quindi il teorema no-go non rimprovero l’apprendimento robotizzato quantico. Dobbiamo semplice scegliere prudentemente i problemi a cui applicarlo. Ed e dubbio giacche avremo desiderio assai velocemente dell’apprendimento automatico quantistico durante osservare all’interno di un apertura negro per conoscere il testo di Alice, o qualsiasi altra cosa.

Allora, Alice puo trattenersi tranquilla sul fatto affinche i suoi segreti sono al esperto, dietro tutto.

(L’originale di corrente saggio e ceto stampato verso “Scientific American” il 4 luglio 2020. Interpretazione ed editing a cura di Le Scienze. Calco autorizzata, tutti i diritti riservati.)

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