Na področju kvantnih informacij igra koncept determinizma v primerjavi z nedeterminizmom ključno vlogo pri razumevanju obnašanja kvantnih sistemov v primerjavi s klasičnimi sistemi. Evolucija kvantnega stanja, ki opisuje, kako se stanje kvantnega sistema spreminja skozi čas, kaže različne značilnosti v nasprotju s klasično evolucijo stanja.
V klasični fiziki je razvoj sistema običajno determinističen, kar pomeni, da je glede na začetno stanje sistema mogoče natančno predvideti njegovo prihodnje stanje. Ta determinizem urejajo klasični zakoni fizike, kot so Newtonovi zakoni gibanja. Nasprotno pa kvantna mehanika v evolucijo kvantnih stanj uvaja raven intrinzične naključnosti in negotovosti. Ta inherentna negotovost je zajeta v načelu superpozicije in verjetnostni naravi kvantnih meritev.
Eno od temeljnih načel kvantne mehanike je koncept superpozicije, kjer lahko kvantni sistem obstaja v več stanjih hkrati. Ta superpozicija stanj omogoča kvantnim sistemom kodiranje in obdelavo informacij na načine, ki jih klasični sistemi ne morejo ponoviti. Ko se kvantni sistem razvija, se razvija v skladu s Schrödingerjevo enačbo, ki opisuje, kako se stanje sistema spreminja skozi čas. Ta razvoj je enoten, kar pomeni, da je reverzibilen in ohranja celotno verjetnost, da najdemo sistem v katerem koli stanju.
Nedeterministični vidik evolucije kvantnega stanja postane očiten, ko se na sistemu opravi meritev. Po meritvi se sistem zruši v eno od svojih možnih stanj z verjetnostmi, ki jih določajo koeficienti stanja v superpoziciji. Ta z meritvami povzročen kolaps v rezultate kvantnih meritev vnaša element naključnosti, kar vodi do nedeterminističnega vedenja, ki razlikuje kvantne sisteme od klasičnih sistemov.
Za ponazoritev tega koncepta razmislite o kubitu v superpoziciji stanj |0⟩ in |1⟩. Medtem ko je razvoj kubita determinističen v skladu s Schrödingerjevo enačbo, bo meritev na kubitu dala |0⟩ ali |1⟩ z verjetnostmi, ki jih določajo koeficienti superpozicije. Ta verjetnostna narava kvantnih meritev je osnova nedeterminističnega vidika evolucije kvantnega stanja.
Evolucija kvantnega stanja kaže nedeterministično naravo zaradi verjetnostnih rezultatov meritev in superpozicije stanj, kar jo razlikuje od deterministične evolucije klasičnih sistemov. Razumevanje te razlike je temeljnega pomena za izkoriščanje moči kvantne obdelave informacij in kvantnega računalništva.
Druga nedavna vprašanja in odgovori v zvezi Neprekinjena kvantna stanja:
- Zakaj je razumevanje neprekinjenih kvantnih stanj pomembno za implementacijo in manipulacijo kubitov v kvantnih informacijah?
- Kako se izračuna verjetnost, da najdemo elektron na določenem položaju v kontekstu zveznih kvantnih stanj?
- Kakšno je razmerje med mejo, ko Delta teži k 0 in K k neskončnosti, in zvezno funkcijo Ψ(X), ki predstavlja stanje elektrona?
- Kako je v poenostavljenem enodimenzionalnem modelu opisano stanje elektrona in kakšen je pomen koeficienta αsubJ?
- Kako je mogoče implementirati kubite z uporabo osnovnega in vzbujenega stanja elektrona v atomu vodika?