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![arXiv:1904.05282v4 [quant-ph] 2022 年 12 月 7 日](/simg/g:\will\search\icon\source\1\14306bae1afe4fefeef48f29575e629e58821a38.webp)
arXiv:1904.05282v4 [quant-ph] 2022 年 12 月 7 日
人们普遍认为量子计算比经典计算更具优势。科普文章有时会用量子并行性的概念来解释这种优势。事实上，量子计算机确实可以有效地“并行”操作包含指数级多个经典状态的量子波函数。不幸的是，有效操作（例如标准量子门）的类型是有限的。此外，任何量子计算都必须以将量子波函数坍缩为仅一个经典状态的测量结束。即使忽略噪声，这些警告也意味着量子计算是否具有任何实际优势并不明显。在学术上，对量子优势的信念更正确地得到了查询、时间和电路复杂度中的量子-经典分离的证据的支持。在电路复杂度方面，一个早期结果是参考文献。 [ 1 ] 证明了量子电路可以以恒定深度计算所有输入比特的奇偶校验，假设受控多非门 c-X ⊗ n 可以以恒定深度实现（另见后续工作，参考文献 [ 2 ]）。因此，可以证明分离是可以实现的，因为可以证明奇偶校验无法通过恒定深度经典电路计算 [ 3 ]。更准确地说，分离是违背经典 AC 0 的
圈量子引力的回顾
物理学中最为成熟的两个理论框架是广义相对论和量子场论。广义相对论认为，与刚性背景相反，时空本身是一个动态实体，它与存在于其中的物质相互作用。另一方面，量子场论声称，我们与之相互作用的所有基本粒子实际上都是场的量化激发。这两种理论都经受住了实验的考验，精度令人难以置信；然而，它们都存在概念问题，这表明还有我们尚未发现的更深层次的理论。广义相对论在模拟从苹果掉落到宇宙膨胀等现象方面非常成功，但它也预测了自身的失败：时空奇点不可避免地由恒星坍缩形成，此时曲率变为无限大。另一方面，量子场论受到无限性的困扰更为严重。许多表达式仅以形式表达式的形式存在，尽管可以通过重正化方案消除一些分歧，但我们仍然对量子场论作为自然基本描述的真正有效性产生了质疑。除此之外，尽管广义相对论和量子场论是两种经过最精确测试的理论，但它们是由不相容的数学框架构建的，因此不可能同时成立。还有其他更微妙的问题，例如黑洞信息悖论，它促使我们重新审视我们目前可用的理论。
标题：量子光力学与量子增强超高精度测量
量子光力学的基础研究（退相干和量子引力测试、波函数坍缩以及量子和经典状态之间的转变）除了可以一窥由数十亿个原子组成的介观系统的量子行为外，还是将机械装置用作量子计量工具的第一步。微米和纳米级的机械谐振器已经用于测量具有极高灵敏度的质量和力。单个原子和分子被称重，生物分子之间的力以及与磁共振单自旋相关的力也已得到解决。虽然利用原子、光子和电子形式的量子探针推动了量子计量的许多领域的进步，但探针运动自由度中的热噪声仍然限制了可达到的精度。结合冷却和捕获的光学相互作用提供了一种无需使用低温技术即可将机械系统带入基态的工具。量子光力学不仅将提高现有机械传感器的性能（亚阿牛顿级别的力和飞米级别的位移），而且还将实现新的测量技术（例如光子数的量子非破坏测量）。
基于不确定性的新量子理论
我提出了一种新颖的量子理论解释，我将其称为基于环境确定性的 (EnDQT)。与众所周知的量子理论解释相比，EnDQT 的优点在于不添加非局部、超确定性或逆因果隐藏变量。此外，它通过提供量子相关性的局部因果解释，与相对论因果关系无关。此外，测量结果不会根据系统或世界等而变化。它是一种保守的 QT，因为与自发坍缩理论等理论不同，无需修改量子理论的基本方程即可确定确定值何时出现。此外，原则上，任意系统都可以在任意时间内处于相干叠加状态。根据 EnDQT，在宇宙演化的某个阶段，某些系统通过非确定性过程获得了具有确定值的能力并产生具有确定值的其他系统。此外，这种能力通过系统之间的局部相互作用传播。当系统与具有这种能力的其他系统隔离时，原则上它们可以无限地统一演化。EnDQT 可能通过启动相互作用链的系统特征为物理学的其他领域及其基础（如宇宙学）带来回报。
标题：量子光力学和量子增强... - EURAMET
量子光力学的基础研究（退相干和量子引力测试、波函数坍缩以及量子和经典状态之间的转变）除了可以一窥由数十亿个原子组成的介观系统的量子行为外，还是将机械装置用作量子计量工具的第一步。微米和纳米级的机械谐振器已经用于测量具有极高灵敏度的质量和力。单个原子和分子被称重，生物分子之间的力以及与磁共振单自旋相关的力已经得到解决。虽然利用原子、光子和电子形式的量子探针推动了量子计量的许多领域的进步，但探针运动自由度中的热噪声仍然限制了可达到的精度。光学相互作用结合了冷却和捕获，提供了一种无需使用低温技术即可将机械系统带入基态的工具。量子光力学不仅可以提高现有机械传感器的性能（亚阿托牛顿级的力和飞米级的位移），而且还将实现新的测量技术（例如光子数的量子非破坏性测量）。
标题：量子光力学与量子增强超高精度测量
量子光力学的基础研究（退相干和量子引力测试、波函数坍缩以及量子和经典状态之间的转变）除了可以一窥由数十亿个原子组成的介观系统的量子行为外，还是将机械装置用作量子计量工具的第一步。微米和纳米级的机械谐振器已经用于测量具有极高灵敏度的质量和力。单个原子和分子被称重，生物分子之间的力以及与磁共振单自旋相关的力也已得到解决。虽然利用原子、光子和电子形式的量子探针推动了量子计量的许多领域的进步，但探针运动自由度中的热噪声仍然限制了可达到的精度。结合冷却和捕获的光学相互作用提供了一种无需使用低温技术即可将机械系统带入基态的工具。量子光力学不仅将提高现有机械传感器的性能（亚阿牛顿级别的力和飞米级别的位移），而且还将实现新的测量技术（例如光子数的量子非破坏测量）。
![arXiv:2106.12295v1 [quant-ph] 2021 年 6 月 23 日](/simg/g:\will\search\icon\source\3\3e277612e9661165cb873e885c21b344524dcbd1.webp)
arXiv:2106.12295v1 [quant-ph] 2021 年 6 月 23 日
自量子物理学诞生以来，人类观察者在波函数令人不安的坍缩中扮演着重要角色。对我们的经典直觉的挑战导致了一系列悖论的提出，这主要是由于微观量子现象外推到我们独特的宏观人类经验中。反直觉的思想实验，如著名的薛定谔猫 [ 1 ] 和维格纳的朋友 [ 2 ]，说明了假设量子理论的后果在历史上是多么困难 [ 3 ]。此外，人们还对大脑过程中可能存在的量子现象提出了冒险的猜想，特别是在理解人类的自由意志、心智模型、决策和意识方面 [ 4 – 6 ]。从这个意义上说，从硬件和湿件科学的基础到尖端应用，建立人脑和量子计算机 (QC) 之间的更紧密联系在科学和技术上都将具有突破性的意义。然而，我们对大脑、思维以及意识的理解仍然很初级。这使得大脑直接与外部量子设备或量子处理器连接变得困难 [7,8]。然而，在 21 世纪的这个时候，人工智能 (AI) 可能会帮助我们完成这项原本不可能完成的任务。在过去的几十年里，我们可能会找到自下而上的方法来考虑生物特性与量子现象的融合。在量子生物学的情况下，可能的量子特征可能解释光合作用的效率 [9]。此外，人们正在研究神经形态技术以节省能源和增强 AI 应用 [10]。最近，受生物启发的量子人工生命已被提出并在量子计算机中实现[11]，而神经形态量子
向 PCAST 提交的公众书面意见
2000 年，人们在核静止质量数据中发现了中子排斥力，它是一种被忽视的核能来源，将过去 40 年许多令人费解的太空时代观测结果联系在一起，就像拱门上的拱顶石将拼图的其他部分锁在一起一样。太空、气候和核科学界的成员忽视了中子排斥力，就像他们忽视了之前三个关于地球热源的关键发现一样，这三个发现可能避免了最近有关地球气候的所谓科学预测的丑闻：a.) 太阳在超新星爆炸中诞生了太阳系，然后在坍缩的超新星核心上重新形成（图 1）；b.) 在太阳系诞生时，r 过程中产生的过量 136 Xe 是陨石和行星中原始氦的示踪同位素（图 2）；c.) 太阳中的质量分馏（图 3）富集了太阳表面的轻元素和每种元素的轻同位素。以上四项发现共同构成了解释以下原因的框架：1.）能量和中微子不断从富含铁的太阳和类似恒星中涌出；2.）像太阳这样一颗普通的恒星形成于前身恒星富含中子的核心；3.）太阳中中子衰变产生的太阳氢在前往富含氢的表面之前，在前往星际空间的途中，通过聚变产生太阳中微子；4.）随着中子排斥力克服引力吸引力，宇宙碎裂并膨胀，产生剧烈的恒星爆炸或稳定的中子发射，并衰变为氢，最终作为废物离开恒星。
黑洞教育者指南
如果我们看不到它们，我们怎么知道它们就在那里？黑洞——顾名思义——是无法直接看到的。找到黑洞的唯一方法是寻找它对周围空间中其他物体的影响。观察气体喷流、辐射、快速旋转的物体和其他方法可用于间接探测黑洞的位置。天文学家已经通过这种方式观察到了我们自己星系中数十个黑洞的证据。研究黑洞的科学家专注于观察周围空间中其他物体如何受到影响。定位黑洞的第一种方法是观察双星系统。在这些系统中，两颗恒星相互绕行，由于恒星之间的引力，它们的运动方式通常可以预测。科学家们知道，如果他们看到一颗恒星像附近有一个巨大的物体一样移动，但没有其他恒星的迹象，那么它的隐形伴星可能就是黑洞。科学家还意识到，如果双星系统中的不可见物体是黑洞，那么它会产生巨大的引力。可见恒星的气体（或任何附近的气体和尘埃）会以极高的速度绕黑洞旋转，然后消失在黑洞中。这一过程会产生巨大的热量和 X 射线辐射，可以通过观测检测到。20 世纪 70 年代，科学家对伽马射线爆发产生了浓厚的兴趣，将其作为探测黑洞的一种方式。一种假设认为，由正常恒星和黑洞组成的双星系统在黑洞最终吞噬其伴星的所有物质时会产生伽马射线爆发。另一种被广泛接受的理论认为，黑洞或中子星碰撞时会释放伽马射线。当巨星坍缩并形成黑洞时，也可能释放伽马射线爆发
量子通信之路
互联网彻底改变了我们的生活。信息理论的突破性发现催化了这场革命，随后集成电路技术的发展也大体上遵循了摩尔定律自 1965 年以来的预测。这一趋势逐渐导致了纳米级集成，量子效应已无法避免。量子域信息的处理必须遵循量子物理学的基本假设，所谓的量子比特或量子位可以表示为逻辑零和逻辑一的叠加。更明确地说，我们可以将这种叠加想象成一个在盒子里旋转的硬币，因此处于“正面”和“反面”的等概率叠加状态，这样我们就可以避免使用著名的薛定谔猫类比这种有些令人不快的引用。打个比方，我们必须在硬币还在盒子里旋转的时候执行所有量子信号处理操作，因为一旦硬币停止旋转，我们就无法再在量子领域“操纵”或处理它——它已经“坍缩”回经典领域。因此，打开盒子的盖子，我们就能看到最终的经典领域结果，要么是“正面”，要么是“反面”。上述量子比特的另一个特性是它们无法复制，因为试图复制它们会导致它们再次坍缩回经典领域，从而阻止它们在量子领域进一步处理。相反，必须使用所谓的纠缠操作。有趣的是，纠缠量子比特具有这样的特性：如果我们改变代表量子比特的电子的自旋，其纠缠对的自旋也会在同一时刻改变。然而，必须指出的是，在撰写本文时，纠缠仅通过依靠在纠缠之前进行的经典域准备操作在实践中得到证明。