Qbox teorija: klasikinė ir kvantinė teorijos vienoje dėžėje. Vartiklis

Atidarau naują skiltį įvairiems straipsniukams susijusiems su kvantinėmis teorijomis. Visos kitos „kišenės“ jau persipildę ir traška per siūles,
tad ateityje čia kaupsiu minėtos tematikos tekstus.

Du fizikai, James Hefford’as¹⁾ ir Matt Wilson’as²⁾, iš Paris-Saclay un-to pasiūlė naują „meta“ fizikos koncepciją, apjungiančią klasikinę ir kvantinę fizikas. Jas vienijančios teorijos idėja tiek pat sena, kiek ir pati kvantinė fizika, nes jau pačioje pradžioje pamatyta, kad yra klausimų, kuriais jos nesuderinamos. Jie „Physical Review A“ 2026 m. balandžio mėnesio straipsnyje pasiūlė, kad kažkas, ką jie pavadino kvantinė dėže (QBox) gali sutalpinti abi tas teorijas joms konfliktuojant.

Jų teorija panaudoja hiperdekoherencijos sąvoką, kuri yra teorinis žingsnis virš įprastos dekoherencijos (kaip integralas skaičiavimo metoduose). Dabartiniu supratimu mūsų stebimas klasikinis pasaulis yra srityse, kuriose bendra kvantinė sistema yra pernelyg sujaukta, kas leidžia susidaryti tokiems reiškiniams kaip viena kryptimi judantis laikas, stebimas „lokaliai“ (fizikne prasme). Galbūt kvantinė mechanika taip pat yra hiperdekoherencijos srityse kitoje, dar platesnėje teorijoje.

2018 m. Ciaran M. Lee³⁾ ir John H. Selby⁴⁾ žurnale „Proceedings of the Royal Society A“ paaiškino hiperdekoherencijos teoriją ir teigė, kad bet kokia tikėtina versija neturi reikalauti ir priežastingumo – nuspėjamo laiko ir įvykių tėkmės iš dabarties į ateitį – ir gryninimo:

Priežastingumas formalizuoja teiginį, kad informacija sklinda iš dabarties į ateitį, o gryninimas [formalizuoja], kad kiekviena nepilnos informacijos būsena atsiranda iš esmės unikaliu būdu dėl informacijos apie aplinką trūkumo.

Kitaip tariant, gryninimas reiškia, kad bet kokia mūsų žinių apie sistemą spraga gali būti siejama su viena konkrečia trūkstama informacija apie jos aplinką – ir Lee bei Selby matematiškai parodė, kad hiperdekoherencija negali patenkinti abiejų šių sąlygų vienu metu, todėl jų rezultatas vadinamas negaliojimo teorema (no go). Jų teorija griežtai matematiškai įrodo neigiamą teiginį – galite sulyginti du dalykus arba padaryti ekvivalentiškais tam tikrame diapazone ir parodyti, kad neįmanoma patenkinti kriterijų naudojant apytiksles reikšmes. Todėl Lee ir Selby padarė išvadą: „Kaip ir visų negaliojimo teoremų atveju, mūsų rezultatas yra toks pat stiprus, kokios yra jį pagrindžiančios prielaidos“. Vieninga teorija

Hefford’as ir Wilson’as reagavo į šį iššūkį. Jų Qbox teorija nesiremia priežastingumu. Jie laiko kad ji daugiausia atitinka gryninimo⁶⁾ taisyklę, nes QBox neturi unikalių išgryninimų – tik bendrumus bendroms kvantinėms būsenoms. Kelios kvantinės būsenos gali būti susietos su vienu gryninimu, - ir tai yra reikalinga veiksmų laisve, b8tinanorint sukurti veikiančią teoriją hiperdekoherencijos idėjos rėmuose.

Jie sako, kad priežastingumas jų teorijoje labiau antraeilis dalykas, nes gryninimas yra griežtesnė ir aktualesnė taisyklė, jei norime įrodyti arba paneigti bet kokį hiperdekoherencijos modelį. Ir iš esmės QBox iš esmės yra nepriežastinė

Tam tikra prasme šis darbas yra tarsi paieškos rezultatų filtravimas internetinėje parduotuvėje. Galbūt yra 100 porų kelnių ir matote, kad 50 iš jų yra jūsų dydžio. Tačiau kai bandote matyti tik raudonas poras, rezultatai sumažėja iki 0. Galbūt noras vien „raudonos“ yra per griežtas, nes kelnės gali būti nurodytos kaip rausvai raudona, koralinė ar kita spalva, kuri pakankamai artima jūsų aprangos kodui. Jums tereikėjo šiek tiek laisvesnio „raudonų kelnių“ apibrėžimo, nes negalite iš karto pasidaryti kitokio dydžio.
QBox gali būti tinkamo dydžio kelnės; ir, neįtraukdami tik unikalių išgryninimų, galime gauti tik kažkokį raudonos spalvos atspalvį.

¹⁾ Džeimsas Hefordas (James Hefford) - britų fizikas teoretikas, tyrinėtojas Paris-Saclay un-to LMF laboratorijos „Quacs“ grupėje. Jo domėjimosi sritis yra kategorijų teorijas ir jos taikymas fizikoje, ypač kvantinėje teorijoje ir erdvėlaikio modeliuose, postkvantinės teorijos. Nagrinėjo, kaip kvantinė teorija gali išsivystyti iš bendresnių kost-kvantinių teorijų panaudojant hiperdekoherenciją.

²⁾ Metju Vilsonas (Matthew Wilson) - britų fizikas teoretikas, tyrinėtojas Paris-Saclay un-to LMF laboratorijoje. Geriausiai žinomas darbais kvantinės mechanikos, post-kvantinių ir aukštesnio laipsnio kvantinių teorijų srityse. Kuria metodus, leidžiančius fizikiniams procesams veikti kitus procesus ir tirti priežastines-pasekmines struktūras.

³⁾ Kiaranas M. Li (Ciaran Mark Gilligan-Lee, g. maždaug 1989-91 m.) - airių kompiuterininkas ir fizikas, pasižymėjęs priežastinės inferencijos ir kvantinių skaičiavimų srityse; Londono universitetinio koledžo profesorius. Specializuojasi mašininio apsimokymo bei kvantinių skaičiavimų srityse, naudoja fizikinius priežasties-pasekmės principus mašininiame apsimokyme. Jis pirmenybę skiria privačiam sektoriui taikant dirbtinį intelektą konkretiems uždaviniams. Pradžioje dėmesį skyręs diagnozių tikslumui sveikatos sektoriuje, vėliau vadovavo „Spotify“ tyrimų grupei, optimizuojančiai sprendimų priėmimus, rekomendacijas vartotojams ir kt. Rašo mokslo populiarinimo straipsnius. Gavo „Airijos DI metų žmogaus“ vardą (2024).

⁴⁾ Džonas Selbis (John H. Selby) - britų fizikas teoretikas, tyrinėtojas Gdansko un-te. Tyrinėja klasikinės ir kvantinės tikrovių paribius (atsakant į klausimus „kaip žinome, kad gamta nėra pagal klasikinę fiziką?“ ar „ar nėra gilesnės teorijos nei kvantinė teorija?“ ir pan.), kvantinę termodinamiką, priežastinius ryšius ir post-kvantinį valdymą⁵⁾, užsiima apibendrintomis tikimybinėmis teorijomis bei intuityvių, procesais pagrįstų vizualinių sistemų (naudojant kategorijų teoriją ir stygų diagramas) naudojimą kvantinės teorijos aksiomoms performuluoti. Jis vysto negaliojimo teoremas (no-go), nagrinėjančias kvantinės gravitacijos klausimus.

⁵⁾ Kvantinis valdymas - nelokalioji koreliacija patenkanti griežtai tarp kvantinės susieties ir Belo nelokalumo. Jis aprašo reiškinį, kai viena pusė (paprastai vadinama Alisa) gali nelokaliai „valdyti“ ar keisti nutolusios pusės (Bobo) dalelės kvantinę būseną paprasčiausiai atlikdama „matavimą“ savajai susietai dalelei. Tai reikia, kad Alisos veiksmai veikia Bobo sistemą be poreikio klasikinei komunikacijai.

⁶⁾ Kvantinis gryninimas (purifikacija) kvantinėje fizikoje ir informacijos teorijoje - matematinis metodas arba fizinis procesas, kai mišrioji (0esanti triukšme arba neapibrėžta) kvantinė būsena paverčiama grynąja (tikslia) būsena pridedant papildomą pagalbinę sistemą (anksilę), t. y., jei į tai žiūrime kaip į didesnę, apgaubiančią sistemą. Gryninimas nėra unikalus; skirtingi gryninimai iš tos pačios mišrios sistemos yra apriboti Šriodingerio-HJW teoremos.