正方:物理科学中被描述的客体必须是相互作用,但是这种客观的对相互作用的追求被错误的想象为:物理科学的目标是使用与相互作用脱钩的属性术语来表达自然客体。经典科学的客观规律是独立于观测者之外的、自为自在的。这就是所谓的客观性。那么,把实验者纳入系统,如果各实验者能对同一个系统观测到同一种属性的“现象”,原则上也就是“与观测者无关的客观现象”。这与现代科学,如相对论的原则并不矛盾。这就是量子信息论的“客观性”。大家争论的无非是客观性的界定而已
[2]刘全慧
似乎没有人仅仅把能级的离散性当成量子力学。 当年波恩提出波函数的概率解释,就是针对散射态而言的,而散射态中的能量是连续的。
- [1]罗教明
- 微观周期性运动结构的共振,可以解释量子化现象。微观粒子量子化的运动E=hv,也可以理解为分裂周期性运动E=h/T, 因为v=1/T
量子信息论的百家争鸣:客观性
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当代物理学最神秘之处为何?有人以问作答,量子是如何来的?
一个世纪前,量子是能级的离散性,随后是不确定性,再后来是因果链条的断裂。量子科学一边是成就不断,一方面却神神秘秘的。
在英、美、加,量子信息论上的科研经费很多。由此引发的学术争论也就很多。与几十年前不同,争论双方的文献在互联网上是容易得到的。博主正在流览此类文献,偶尔记下若干片断,以博文形式发布。我还没有选择站那个队,特此说明。
反方:量子信息论的基本概念之一是:未知量子状态。量子信息论就以此为基石而构造出来。有了它,量子信息论几乎是无所不能。它是一种语义学上的矛盾形容法(或称逆喻)。它的本质是:量子状态是知识的状态,而不是大自然的状态。客观性到那去了?
正方:物理科学中被描述的客体必须是相互作用,但是这种客观的对相互作用的追求被错误的想象为:物理科学的目标是使用与相互作用脱钩的属性术语来表达自然客体。经典科学的客观规律是独立于观测者之外的、自为自在的。这就是所谓的客观性。那么,把实验者纳入系统,如果各实验者能对同一个系统观测到同一种属性的“现象”,原则上也就是“与观测者无关的客观现象”。这与现代科学,如相对论的原则并不矛盾。这就是量子信息论的“客观性”。大家争论的无非是客观性的界定而已。
反方:我们能看到没有被相关者的相关性?存在没有相互作用者的相互作用?所以,量子信息论的主观性是内在的,它无法实现“与具体观测者无关”。其客观性是数学概念上的,而不是实质性的。
正方:量子信息论是探索量子力学基础的工具。量子纠缠可以在“广义测量”或正定赋值算子测量”这个量子信息理论下导出,因而广义测量可以作为量子信息论的基础。量子实验的可再现性就是牛顿意义下的“客观性”的另一种表现。因而,基于牛顿概念的批判是没有说服力的。关键在于:实验结果再现的客观性已经明确的论证了理论的客观性,而没有必要一定是在不参与条件下的那类自在自为的客观性。推广一个概念的本质不就是科学进步的必要步骤吗?
反方:必须有观测者参与才有特定的“状态”,那么一旦没有观测者参与,这个“状态”就是不存在的。我们去构造一个关于不存在的“状态”的理论?此类概念也太过于谎缪了。
博主总结:经典及现代物理主流观点“客观性”被量子信息论切换成“可再现性”。原则上,“可再现性”包含了一般意义上的“客观性”。
分歧在于:“可再现性”是容许实验者(观测者)参与下的;而传统的“客观性”是不容许实验者(观测者)参与的。
也有人这样来描述这类争论:一个外在世界,一个主观世界;牛顿科学的客观性是指主观世界为客观世界的镜像,而量子信息论是:一头在外在世界、一头在主观世界的“联系”。
量子信息论的百家争鸣:量子感应传输
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量子感应传输(quantum teleportation,也译量子瞬时传输)。指的是传输量子状态,而不是物质性客体。支持者认可这样的比喻:它更像是传输灵魂,而不像是传输肉身。
它是量子信息论的“可再现性”的推论,也被看成是“验证”“可再现性”的基础性“实验”。那么该如何设计此试验呢?
显然的,原则上,“可再现性”试验是:在两个独立地点、由两个独立的“观测者”、在同一时刻、对同一种量子系统、进行同样的操作、得到相同的观测结论(注意:不是结果),即得到相同的“状态”(或严格的说是“算子”或”操作”)。
如果量子信息论正确,则:在两个独立地点,或由两个独立的“观测者”、或对同一种量子系统进行同样的操作等等单因素(或多因素)试验早就有了,唯一没有做到的是:在“同一时刻”的两个空间上距离足够大的独立试验得到相同的观测结论(算子)。
特别要注意到的是:它的目的是检验“算子”的客观性。这是区别于传统实验的基本点。
但是,在10年前,先是巴西的TV媒体来对此“科普”做节目(几个小时长),给了一个讽刺性名称“quantum teleportation”。看到TV抢眼,几年后日本的一个TV媒体(也是几个小时的节目)也来参和这个“quantum teleportation”(在TV上,“可再现性”试验被解读为:得到相同的“状态”(实际上被解读为结果性现象)的瞬间传输。
对“科普”出来的关于瞬间传输的概念由此得以流行,而以科幻小说的方式又以“另人吃惊的”的方式回流到(半调子)科学家手中成为一个“学术”问题。对这个“学术问题”的争论由此而扩充成被哲学家、物理学家所广为“研究”的科研课题。
作为它的次生产物,超光速、超距作用等相对要弱的多的实验被看成是“能实现的”。诺奖级的研究项目!其热度也就上来了。
然而,今天,量子信息论的创立者们也开始反思,他们在那个环节上错了?
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1 田云川
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- [1]王国文
- 看看,这几天媒体上的热闹,就是在欢呼被爱因斯坦称为传心术、被薛定谔称为巫术的那个东西,会是黄粱梦吗:
在“量子世界”追逐中国梦
——中国科大潘建伟量子信息实验研究团队抢占国际前沿高地纪事
作者:陈良杰、杨金志、王琳琳,新华每日电讯(头版新闻),发布时间:2014-5-29
潘建伟:在量子世界里放飞梦想
作者:吴长锋,科技日报, 发布时间:2014-6-2
潘建伟:敢做世界领跑者
作者:罗旭,光明日报,发布时间:2014-6-3
中科大副校长潘建伟:年轻人回归是园科技强国梦的最大动力
作者: 张闻,央广网, 发布时间:2014-6-3
潘建伟:“量子梦”托起中国梦
作者:徐海涛 王琳琳,新华社, 发布时间:2014-6-3
潘建伟:量子通信的领跑者
央视网消息(新闻联播),发布时间:2014-6-4
潘建伟:心里有个量子梦
作者:喻思娈,人民日报,发布时间:2014-6-4
其实,所谓的非定域关联——“当测量一个粒子时,另一个与之关联的粒子会瞬时改变状态,无论它们相距多么遥远。”——纯属谎言,因而所谓“量子隐形传态可用于大容量、原则上不可破译(万无一失)的保密通信,也是量子计算的基础。”是无稽之谈。潘建伟在这方面辛辛苦苦做了十七年,未见他办成一件有实际意义的事,这是很多人的共同感觉。据我看,潘的量子隔空传输、纠缠纯化、纠缠交换、多光子纠缠态制备和应用(量子计算,量子加密等)和五光子隔空传输都是虚假成果。看将来如何收场。(参见:博文“扫谎打非:敦促潘建伟院士走出迷途”)
量子信息论的百家争鸣:公理化结构要点
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接前几篇博文。
公理1:量子系统就是任何物理探究或物理操作。
最大知识状态就是一个双射算子(由满足模为1的希尔伯特空间矢的张量积生成)II,该算子就被定义为“该量子状态”(II = “the quantum state”).公理2:最精确的、不产生新知识的量子系统操作(恒等操作)对应于映射:
II = U II U*
U为单位算子。
公理3:对一个系统的任何问讯对应于一个K维的概率矢量算子,各分量算子正交,各算子分量的和为1。
由公理2,任一算子的输出概率分量(也就是观测结果)等于由该算子得到的映射。
公理4:对于一个加性复合系统S1+S2其知识的最大状态对应的概率矢量算子为S1、S2对应算子(H1、H2)的积H= H1#H2。由这个算子积得到的概率矢量算子就被定义为“纠缠”。(博者注:量子纠缠概念是扩充算子的概念,几乎无法“科普”。如果勉强的去“科普”量子纠缠概念,其进入科幻境界的概率太大了。)
公理5:对于两个没有相互作用的子系统S1、S2组成的系统S1@S2(在空间上被隔离的系统),如果总系统的算子可以被展开为两个子系统算子的混合积(博主注:指子系统为同质的),则由对S1的观测结果可以得到S2的观测结果。
(博主注:抽象的看,两个变量的积已知,则如果一个变量被测量确定,也就由方程得到了另一个变量。)这就是“感应传输”(teleportation)的基本定义。
对这个公理系统有各类批判是正常的。这个公理系统也是非封闭的。“感应传输”(teleportation)的基本定义事实上是源于一个主观想象:总系统的算子可以被展开为两个子系统算子的混合积。这才是“感应传输”(teleportation)的非客观性的根本来源。也是界定量子信息论命运的那根吊绳。
量子信息论的百家争鸣:信息是物质的一种特殊形态
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不理解这一点的话就很难理解其关于物质世界的基本看法。
该理论声称自身是量子力学的基础,是对冯诺依曼量子力学基础理论的升化。它首先是接受希尔伯特空间矢量的状态表达,但是对测度赋值则建立在贝叶斯理论基础之上,也就是:Pr(h/d)=[Pr(d/h)Pr(h)]/Pr(d) 形式的算子定义之上。
它所声称的工程远景是量子计算(及量子计算机)。
把概率作为一种测度是没有任何理论问题的。但是,如果使用贝叶斯理论,则其“概率”概念就先天性的与“gambling”联系在一起了,从而,就得大费周章的论述“概率”的物质性,而这种救命的概念正好是可以由信息论对概率的解释获得。从而,借助于信息论,“概率”概念就“物质”化了,从而,摇身一变,成为“客观实在”。
由此,以:Pr(h/d)=[Pr(d/h)Pr(h)]/Pr(d)形式的算子定义取代形式上的广义相对论(现代物理)的世界时长不变量:ds2=Cijdxidxj,下的“物理实在”变换C=HcH#,在形而上学意义上,这两个理论体系是有“同等的”基础科学理论“地位”的。
在这样一个认识上,也就很容易理解为何:量子计算会热起来。
反过头来看,某个原始信使派遣者:派出信使d前往A地,派出信使h前往B地。这两个信使完全接受原始信使派遣者的约定,也就是说Pr(h/d),Pr(d/h)是事先确定的。如果实验的结果是关系式:Pr(h/d)=[Pr(d/h)Pr(h)]/Pr(d) 成立。则,对于原始信使派遣者发出的信息:只要A地的信使d测出自身实验的Pr(d),他就知道了B地的信使h所观测到的Pr(h)。反之也然。就象是信息在A,B 两地之间的传输是“瞬时的”。
间接的检验办法是:A地的信使d设计某个实验,把测得的Pr(d)和实验设计告诉B地的信使h。则B地的信使h在按设计测得Pr(h)后,就知道了Pr(h/d)。反之,A地的信使d也能知道Pr(d/h)。这类量子通信,如果能实现的化,高度保密。从而,也就引起热的投入和研究。
这个实验是检验量子信息论原理的关键性实验。提出来10多年了。实验的难点在于:原始信使派遣者如何选择?它所要发送的信息如何选择?
在物理上有价值的选择原则是:“原始信使派遣者”必须是一个物理实在的系统(最好是能分成对称或互补的两个子系统);而这个“信息”则是一个量子现象(或称量子测量,量子实验等)。
由此来看,对quantumteleportation 的争论几乎是无法平息的。
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