Положения квантовой информатики в других разделах физики

[limarodessa]

Доброго времени суток всем посетителям темы

Мой вопрос: есть ли такие разделы физики в которых бы в последние 10-15 лет широко использовались положения другого раздела - квантовой теории информации (квантовой информатики) ? То есть квантовая теория информации это отдельный, относительно молодой раздел физики, который, в свою очередь, является, по сути, своего рода развитием нерелятивистской квантовой механики. В рамках этого раздела (квантовой информатики), как известно, рассматриваются весьма специфические вопросы, озвучиваются определенные теоремы и т. д. Но есть ли специфические разделы физики где бы активно (подчеркиваю - широко и активно, а - не эпизодически) использовались положения квантовой теории информации ? Понятно что речь не идет о квантовом компьютиге и о квантовой криптографии. Это - инженерные приложения квантовой теории информации. Я же задаю вопрос применительно к теоретической физике.

Спасибо

[npduel]

limarodessa в сообщении #914013 писал(а):

квантовая теория информации это отдельный, относительно молодой раздел физики

Информация (сообщение, осведомление) - понятие психологическое, а не физическое. Квантовую (дискретную) теорию информации пытался построить К.Шеннон, но не получилось. Мы до сих пор характеризуем объем данных количеством бит, как количеством двоичных символов, а не количеством единиц информации, как это безуспешно пытался делать Шеннон.

См. модераториал в сообщении post930371.html#p930371.

[limarodessa]

npduel в сообщении #914229 писал(а):

Информация (сообщение, осведомление) - понятие психологическое, а не физическое.

Безусловно очень ценное замечание ув. npduel (в частности, учитывая, что я по второму образованию дипломированный психолог), однако не для спора с Вами, а для того чтобы истинность или ложность Вашего высказывания могли оценить другие читатели этой созданной мною темы привожу следующие ссылки:

Кафедра суперкомпьютеров и квантовой информатики

Введение в квантовую теорию информации

Физика квантовой информации

Quantum information science

Quantum information theory

[npduel]

(Оффтоп)

limarodessa в сообщении #914235 писал(а):

чтобы истинность или ложность Вашего высказывания могли оценить другие читатели ...

Я не настаиваю на истинности процитированного Вами моего высказывания, тем более, что оно не моё. Более полувека назад, при первом издании в СССР статьи Шеннона "Математическая теория связи", переводчики заменили в ней слово "информация" на слово "данные", объяснив это в примечании следующим аргументом:

Цитата:

"В оригинале применяется термин "информация". Поскольку, однако, автор в дальнейшем придаёт ему специальное значение, устраняя семантические аспекты этого термина, мы от него отказались".

Я полностью согласен с аргументом переводчиков статьи Шеннона, поэтому, извините, приведенные Вами ссылки не стал открывать. В названиях этих ссылок слову "информация" явно придаётся какое-то мне не интересное специальное значение, устраняющее семантические аспекты этого термина. Я не психолог, но вот уже девятый десяток лет пользуюсь родным русским языком и предпочитаю, чтобы его не калечили ради пиара.

[fraqix]

limarodessa в сообщении #914013 писал(а):

Мой вопрос: есть ли такие разделы физики в которых бы в последние 10-15 лет широко использовались положения другого раздела - квантовой теории информации (квантовой информатики)?

Цитата:

Но есть ли специфические разделы физики где бы активно (подчеркиваю - широко и активно, а - не эпизодически) использовались положения квантовой теории информации?

Цитата:

задаю вопрос применительно к теоретической физике.

Вопрос ставится немного некорректно, потому что квантовая информатика как раз и есть базис современной теоретической физики. Ко многим вопросам можно найти информационный подход. В целом это отражено в концепции цифровой физики и цифровой философии. Можете почитать об этом подробнее, например, у Фукса. Со времён второй квантовой революции этот тренд чётко виден. Ещё пример: хотите строго формально рассмотреть процессы необратимости и демона Максвелла - добро пожаловать в квантовую термодинамику, где эти вопросы могут быть рассмотрены с точки зрения квантовой информатики.

Можно вывести фундаментальные ограничения на плотность информации или скорость вычислений -- см. границу Бекенштейна, предел Бремермана и эту теорему. Это тоже кирпичики в здание теоретический физики.

Есть и непосредственное примнение методов квантовой информатики к традиционной физике -- через физику чёрных дыр. С одной стороны, информация не может уничтожаться. С другой стороны, при попадании материи в чёрную дыру якобы происходит именно это. Как решить этот парадокс? Его изучают методами квантовой теории информации, рассматривая разные способы квантовой коммуникации между стороной вне дыры и стороной, падающей в дыру. Получаются нетривиальные зависимости пропускной способности таких коммуникационных каналов при приближении одной из сторон к горизонту событий. На эту тему есть много статей в arXiv-е.

Анализ CHSH и т.п. неравенств, следствий из них -- это тоже теоретическая физика, где анализируется локальность и реализм теории.

Цитата:

Понятно что речь не идет о квантовом компьютиге и о квантовой криптографии. Это - инженерные приложения квантовой теории информации.

Как бы да, но я бы не стал противопоставлять. Дело в том, что в цифровой философии всё идёт наоброт: вы задаёте допустимые правила обработки информации и потом выводите из них физику. Этим направлением занимаются, такие вопросы ставят и исследуют похожие подходы. Наверно, окончательного ответа ещё нет, но не исключено, что в будущем он появится и будет выглядеть примерно как теорема в википедии по указанной ссылке.

Цитата:

То есть квантовая теория информации это отдельный, относительно молодой раздел физики, который, в свою очередь, является, по сути, своего рода развитием нерелятивистской квантовой механики.

Во-первых, если смотреть совсем консервативно (к чему я не призываю), то этот раздел следовало бы назвать разделом информатики, а не физики. Во-вторых, нерелятивистика здесь ни при чём -- это просто минимальная теория из квантовых, информатику которой можно рассматривать. Есть и активно развивается информатика релятивистской теории. В будущем можно думать даже об информатике поверх квантовой гравитации. Смысл задаваемых вопросов будет тем же: какие задачи по обработке информации данная физика позволяет решать? Или: какая физика нам нужна для решения таких-то задач по обработке информации?

[Munin]

fraqix в сообщении #1084005 писал(а):

Вопрос ставится немного некорректно, потому что квантовая информатика как раз и есть базис современной теоретической физики.

Не надо путать. Квантовая информатика - это некоторое упрощение от квантовой механики, которая базис современной теорфизики. Но вообще, это прикладная дисциплина. А если пытаться интерпретировать саму физику "информационно", то получается:
- ну ничего не получается;
- бред;
- лженаука.

При этом, конечно, вопросы информации в физике рассматриваются, но слово "информация" здесь используется не в прикладном смысле, не как в квантовой информатике, а просто как некоторый неформальный образ. И никогда не становится базисом всего.

Базис всего - это всё-таки лагранжев / гамильтонов формализм, унитарная эволюция, статистические эффекты.

[fraqix]

Munin в сообщении #1084053 писал(а):

Не надо путать. Квантовая информатика - это некоторое упрощение от квантовой механики, которая базис современной теорфизики.

Это историческое понимание, но сейчас оно неверно. Квантовая механика рассматривала очень узкую прослойку вопросов. Фактически основной аппарат квантовой механики не был востребован, т.к. никто нигде не работал с единичными квантовыми состояниями, да ещё и нетривиальными. Когда появилась информатика, аппарат квантовой механики доразвился, многие вещи нашли своё применение, была доказана дуальность подходов. Сейчас я бы вообще не стал механику и информатику противопоставлять. Правильнее сказать, что это единая наука, а историческая механика -- её небольшая подобласть.

Цитата:

Но вообще, это прикладная дисциплина. А если пытаться интерпретировать саму физику "информационно", то получается:
- ну ничего не получается;
- бред;
- лженаука.

Я вижу, по моим ссылкам вы не ходили, а, тем временем, там солидные авторы из солидных мест, признанные специалисты, их методы и фамилии есть в виде статей в википедии. Это MIT, PERIMETER, и др. известные институты.

Цитата:

При этом, конечно, вопросы информации в физике рассматриваются, но слово "информация" здесь используется не в прикладном смысле, не как в квантовой информатике, а просто как некоторый неформальный образ. И никогда не становится базисом всего.

Так было. То, что теперь -- я указал в ссылках. Это актуальные работы последних лет от топовых фамилий. Против квантового принципа Ландауэра у вас возражения есть? Прочитайте вдумчиво хотя бы аннотацию к статье по ссылке. Вот её соавтор, вот его гугл-сколар. Помотрите на цацки, хирши, и в каких журналах у него статьи. Это то, на что сейчас ориентируются в мире, а вы, похоже, продолжаете сидеть в 30-ых годах и мире Ландау.

Цитата:

Базис всего - это всё-таки лагранжев / гамильтонов формализм, унитарная эволюция, статистические эффекты.

Новая философия уже есть, люди над ней работают. Именно эта философия сейчас ставит концептуально новые задачи, а не то старое, что вы перечислили. Конечно, перейти на новые рельсы полностью пока не могут, поэтому технически пока приходится обучать через то, что вы перечислили, но философия задач иная уже давно.

[Red_Herring]

fraqix в сообщении #1084090 писал(а):

Я вижу, по моим ссылкам вы не ходили, а, тем временем, там солидные авторы из солидных мест, признанные специалисты, их методы и фамилии есть в виде статей в википедии. Это MIT, PERIMETER, и др. известные институты.

Так было. То, что теперь -- я указал в ссылках. Это актуальные работы последних лет от топовых фамилий. Против квантового принципа Ландауэра
у вас возражения есть? Прочитайте вдумчиво хотя бы аннотацию к статье по ссылке. Вот
её соавтор, вот
его гугл-сколар. Помотрите на цацки, хирши, и в каких журналах у него статьи. Это то, на что сейчас ориентируются в мире, а вы, похоже, продолжаете сидеть в 30-ых годах и мире Ландау.

Новая философия уже есть, люди над ней работают. Именно эта философия сейчас ставит концептуально новые задачи, а не то старое, что вы перечислили. Конечно, перейти на новые рельсы полностью пока не могут, поэтому технически пока приходится обучать через то, что вы перечислили, но философия задач иная уже давно.

А это уже вульгарная демагогия. Кто из уважаемых авторов утверждает что развитие квантовой информатики приводит к пересмотру физики? Цитату, пожалуйста

[Munin]

fraqix в сообщении #1084090 писал(а):

Я вижу, по моим ссылкам вы не ходили, а, тем временем, там солидные авторы из солидных мест, признанные специалисты

Мне было достаточно увидеть, что солидные авторы - не пишут того, что заявляете вы, а то, что вы заявляете - пишут не солидные.

Ваши дикие высказывания по истории науки я пропущу без комментариев, если можно.

[fraqix]

Red_Herring в сообщении #1084114 писал(а):

А это уже вульгарная демагогия. Кто из уважаемых авторов утверждает что развитие квантовой информатики приводит к пересмотру физики? Цитату, пожалуйста

Я выше привёл ссылку на Фукса. Он написал статью на тему. Потом ещё несколько статей. Вот аннотация к статье Фукса по моей ссылке:

Цитата:

In this paper, I try once again to cause some good-natured trouble. The issue remains, when will we ever stop burdening the taxpayer with conferences devoted to the quantum foundations? The suspicion is expressed that no end will be in sight until a means is found to reduce quantum theory to two or three statements of crisp physical (rather than abstract, axiomatic) significance. In this regard, no tool appears better calibrated for a direct assault than quantum information theory. Far from a strained application of the latest fad to a time-honored problem, this method holds promise precisely because a large part-but not all-of the structure of quantum theory has always concerned information. It is just that the physics community needs reminding.

Сколар Фукса. Об этом же есть в классике инфорамтики -- книжке Нильсена и Чанга. Но это всё было давно-предавно, с тех пор много воды утекло, сейчас можно заявить ещё резче. Когда Н&Ч с Фуксом писали работы, квантовой термодинамики толком не было, насколько мне известно. Цифровая физика и соответствующий взгляд -- это совсем новое. В ту меру, в какую я понимаю то, что пишет Ллойд и Ааронсон, это консенсус той или иной степени гласности. Т.е. по крупицам это есть, можно сотню доводов привести, специалистам это очевидно (ну, т.е. тем, которые не застряли в прошлом веке), но вот такую одну доходчивую яркую цитату, где большое лицо заявило бы об этом во всей полноте, я не знаю.

-- 20.12.2015, 19:14 --

Munin в сообщении #1084135 писал(а):

Мне было достаточно увидеть, что солидные авторы - не пишут того, что заявляете вы, а то, что вы заявляете - пишут не солидные

Каких из мной приведённых авторов вы считаете несолидными?

[fraqix]

В википедии про цифровую физику:

Цитата:

The hypothesis that the universe is a digital computer was pioneered by Konrad Zuse in his book Rechnender Raum (translated into English as Calculating Space). The term digital physics was first employed by Edward Fredkin, who later came to prefer the term digital philosophy.[4] Others who have modeled the universe as a giant computer include Stephen Wolfram,[5] Juergen Schmidhuber,[1] and Nobel laureate Gerard 't Hooft.[6] These authors hold that the apparently probabilistic nature of quantum physics is not necessarily incompatible with the notion of computability. Quantum versions of digital physics have recently been proposed by Seth Lloyd,[7] David Deutsch, and Paola Zizzi.[8]

Пишут очень уважаемые авторы. Смысл в том, что на всё вокруг, на все процессы можно смотреть как на разные типы квантовых вычислений. Поскольку эволюция также включается в квантовую теорию информации, получается просто более общая теория, учитывающая в т.ч. качественные характеристики процессов -- преобразование информации, энтропии, запутанности и т.д.

В этой книге вроде тоже такой же взгляд на вещи.

[Red_Herring]

По моему, Вы просто не понимаете написанного. Фукс утверждает что основания квантовой механики должны быть сформулированы в виде утверждений ясной физической, а не аксиоматической значимости (что не вполне понятно и весьма спорно), а затем утверждает что для достижения этой цели лучше всего подходит квантовая информационная теория. Однако ж своей формулировки оснований не дает.

[fraqix]

Red_Herring в сообщении #1084252 писал(а):

По моему, Вы просто не понимаете написанного. Фукс утверждает что основания квантовой механики должны быть сформулированы в виде утверждений ясной физической, а не аксиоматической значимости (что не вполне понятно и весьма спорно), а затем утверждает что для достижения этой цели лучше всего подходит квантовая информационная теория.

В отличие от вас, я читал не только аннотацию к статье Фукса, но и саму её пролистывал. Читайте всю работу, и не только Фукса, но и другие ссылки, какие я упомянул. Пока вы с их содержимым не ознакомитесь, содержательной дискуссии не выйдет -- всё будет скатываться на уровень "я не читал, но осуждаю, потому что это противоречит моим родовым представлениям".

Цитата:

Однако ж своей формулировки оснований не дает.

Я уже давал ссылку на википедию. К сожалению, английской версии этой немецкой страницы нет, но можете пролистать её гугл-транслейт на английский, там всё понятно. Обратите внимание на CBH-теорему и её критику Спеккенсом (ссылки на работы там есть). Спеккенс и другие в своих работах пишут, что направление мысли правильное и хорошее, но в том виде, в каком CBH-теорема сформулирована, она неверна. Обсуждаются способы, как это исправить. Сам Спеккенс похожими по идеолгии вещами занимается, вот его сколар.

Работы с обсуждением и критикой CBH: Спекенс и другие. В википедии по ссылке есть обсуждения и ссылки и на иные работы, смотрите. CBH -- это лишь один из подходов, могут быть другие при той же философии, люди этим занимаются.

[Pphantom]

fraqix, если Вы в ответ на содержательные возражения вместо изложения собственной позиции будете отсылать всех что-то читать, то дискуссии тем более не выйдет. Смените манеру общения, пожалуйста.

[fraqix]

Это я-то должен сменить? Вы тред читали? Я десятки ссылок привёл, цитаты указал, несколько простыней родил, но всё не в коня корм. Человек упорно не хочет даже хотя бы бегло пролистать материал наготовое, я ж не прошу книги скачивать и читать. Ссылку на википедию (CBH-теорема) можно за 5 минут прочитать, там всё ключевое сказано, я её ещё в первом комментарии указал. Или тут принято не ходить по ссылкам, не читать текст, а возражать сразу?

По перлам типа "информационная теория" видно, что человек вообще не знаком с обсуждаемым предметом и не пытается ознакомиться, но мнение уже имеет. Если вы эти возражения называете "содержательными", я даже не знаю, что сказать. Продолжайте коллективно сидеть в 30-ых годах, ссылаться на совковые монографии, игнорить топовые научные современные журналы и обзывать википедию помойкой. Акт просвещения не удался. Мне это заранее было очевидно, но спасибо за очередное объяснение, что "здесь уже ничего не исправить".

Я зарегистрировался специально, чтобы ответить limarodessa по тем узким темам, в которых хоть что-то понимаю. Указал на малоизвестные (в широких кругах) факты и дал специфические ссылки. Миссия выполнена. Дальше может быть только срач. Воевать с мракобесием у меня интереса нет, всех не переубедишь. Кому интересно -- предоставленных ссылок и фактов достаточно, чтобы задуматься и самому порыть тему. Sapienti sat.