Однажды я задумался на модную тему квантовых компьютеров. Есть такое образное выражение, что квантовый компьютер - это компьютер, который работает одновременно в нескольких параллельных мирах. И это даже не метафора, это так и есть, вот только на "копиях" квантового компьютера могут исполняться не любые алгоритмы, и обмениваться они могут не любыми данными. А хотелось бы, чтобы любыми. Чтобы можно было ввести компьютер в квантовое состояние, и на каждой его "копии" исполнять параллельную программу, как на разных процессорах многопроцессорного компьютера.
Легко заметить, что эта задача сводится к получению информации одновременно от двух состояний "кота Шредингера". На первый взгляд это невозможно, ведь если мы откроем ящик, и вообще получим изнутри ящика любой сигнал, одно из состояний исчезает для нас. Но я придумал как это сделать.
Сверлим в ящике две дырки и пропускаем сквозь него луч. Источник луча и датчик находятся вне ящика. А внутри ящика луч проходит через фазовый преобразователь (фазосдвигатель, phase converter, phase shifter), то есть такое оптическое устройство, которое не задерживает луч, а только сдвигает его фазу на заданную величину. Такие широко применяются в фотонике, обычно основаны на эффекте Поккельса. Выходящий из ящика луч должен интерферировать. Если у двух состояний фазы будут отличаться на половину периода, компоненты луча взаимно уничтожатся. Если фазы будут сдвинуты на одну и ту же величину, луч пройдет беспрепятственно. Наблюдатель вне ящика будет видеть только интерференцию луча, не луч от какого-то из состояний, поэтому ящик для него не "откроется". Он не будет получать информацию ни от одного из состояний в отдельности, но от обоих.
Позже стал читать литературу по теме и узнал, что не я это первым придумал. Нечто похожее предложили американские физики Юрке и Столер (Yurke & Stoler) в 1986 году. И это даже стало термином - "состояние Юрке-Столера". Разница только в том, что у меня все отдельно - генератор случайных чисел, исследуемый объект (кот?), компьютер, собирающий данные с исследуемого объекта и управляющий фазовым преобразователем и, наконец, сам фазовый преобразователь. А у Юрке и Столера вместо всего этого - фазовый преобразователь, который одновременно является генератором случайных событий, то есть с вероятностью 50% сдвигает фазу или не сдвигает. Но само явление интерференции было воспроизведено экспериментально и наблюдалось много раз разными экспериментаторами.
Может ли введение моих "промежуточных звеньев" что-то принципиально изменить?
Читал статьи Войцеха Зурека про декогеренцию и квантовый дарвинизм. По-моему, моя идея им не противоречит. Да, две "копии" находящихся в ящике объектов не будут когерентны друг другу. Но нам и не нужно, чтобы они были когерентны, достаточно, чтобы был когерентен прошедший через преобразователь луч, а это можно обеспечить, потому что у него сравнительно большая длина волны. Да, составное состояние будет в терминологии Зурека "хрупким". Но наши носители информации не случайны, а специально сделаны такими, чтобы приносили информацию именно о составном состоянии. "Хрупкость" составного состояния проявится только тогда, когда одна из копий фотона потеряется между преобразователем и датчиком. Тогда вторая копия благополучно дойдет до датчика, и ящик будет "открыт". Но, по крайней мере 1/D фотонов, где D - вероятность рассеяния, мы передать успеем.
Не совсем понятно что будет с многофотонным лучом. И нельзя ли как-то повысить надежность канала за счет дублирования? Мне не хочется сейчас в это углубляться. Результат должен быть достаточно интересным и без этого.
Написал об этом статьи и выложил на Zenodo:
https://zenodo.org/record/5772582https://zenodo.org/record/8251033Когда писал первую, я еще не знал про Юрке и Столера и не додумался до 1/D фотонов.
