研究人员一直在积极研究量子力学的各个领域

来自南乌拉尔州立大学自然科学与数学研究所的年轻科学家团队在物理学家和数学家谢尔盖·波多什维多夫教授的指导下，提出了一种非经典光态的算法生成器，该算法代表了一个“Schrödinger猫的状态”。振幅非常大。该算法在使用激光源的光学领域中的量子耦合和量子计算中起着重要作用。这项工作的结果已发表在《科学报告》上。

猫死了还是活着?

研究人员一直在积极研究量子力学的各个领域。其中之一包括产生非经典光状态的想法。研究人员考虑了必须创建什么条件才能与量子信息传输协同工作，并确定了在现实中创建此类条件的可能性。从基本的观点(即，是否完全可能)和应用的角度来看，这项任务都是有意义的，因为光信号能够使用纠缠的粒子传输量子信息。SUSU的科学家提出了一种算法，可以创建光子处于Schrödinger猫状态的光状态。

1935年，第一位量子力学研究者之一的奥地利物理学家ErwinSchrödinger提出了一项著名的思想实验，其中涉及一只被竖在房间里的猫。它的寿命取决于放射性原子的衰变。如果原子腐烂，继电器会激活并释放锤子，使烧瓶中的毒药破碎，猫也因此而中毒。如果原子不衰变，猫仍然活着。打开腔室后，观察者只能看到以下两种状态之一：核衰变，猫死了，或者核未衰变，猫还活着。在它发生之前，假想的猫既死又活。

薛定er的插图描述了量子物理学的主要悖论：粒子，例如电子，光子甚至原子，可以同时以两种状态存在。使用用于量子计算机的基本粒子创建光学元件是一个有前途的方向。然而，最有可能的是，量子计算机将基于多种物理系统进行设计，包括使用光学量子位。

在量子计算中，薛定ding的猫状态是一种特殊的纠缠(耦合)量子位状态，其中所有量子位都等于零和一的相等叠加。

“量子位可能会受到周围环境的影响，因此需要可靠的计算系统。所有这些对基于量子位的物理系统以及将量子位的输入状态转换为输出状态的量子门都提出了非常严格的要求。不同的物理系统可以用于不同的量子协议。特别是，由于光具有最大可能的传播速度，并且与周围的嘈杂环境之间的相互作用微弱，因此在开发量子计算机的可能配置时，光学系统会与原子系统并排放置。”德米特里·库茨(Dmitrii Kuts)。

叠加条件使量子计算机变得异常强大。但这极大地使计算复杂化。量子位不能简单地保持其状态。他们还必须彼此互动。考虑到数十或数百个量子位之间的相互作用时，情况变得更加复杂。

实现目标的新步骤

科学家打算进行实验，以创建独立于初始条件的确定的纠缠光源。纠缠源的按需创建是所有量子协议的实际实现(包括创建量子计算机)的关键要素。量子计算的希望我们有效地实施了棘手的算法，以执行诸如从数百万个选项中快速选择正确的解决方案或搜索未分类的数据等功能，而传统的计算机无法有效地执行这些任务。但是要实现工作的量子计算机，必须高效地执行一组具有大量量子位的确定性操作。量子位的可能状态的多样性极大地增加了其容量，从而提高了计算机的潜在计算能力。

“通常，研究人员进行的传导实验在实践中只能实现非常有限的有用状态。按需实现所需的量子态是操作量子态和大量各种量子协议的关键。在本质上，量子计算机本身就是所需输出状态的生成器，通过测量可以从中提取信息，例如，未知状态的量子隐形传态协议，或者说，例如，量子互联网的任何进步，无论是量子工程中的新机制还是新算法，都使人类更接近于实现高效的量子计算机，并试图超越物理世界的视界，”谢尔盖·波多什韦多夫(Sergei Podoshvedov)说道。 。

尽管已经提出了多种用于光量子计算机的方法，但是没有一种方法是完全令人满意的。现有建议非常复杂或应用范围有限。例如，简单逻辑操作的实现将需要大量的额外操作。因此，有效地利用光学资源，相互作用机制和合适的状态仍然是一个悬而未决的问题。状态的量子工程仍然是信息量子处理中尚未解决的问题。

薛定er的猫状态可以使研究人员减少信息量子处理期间的损失，并且可以在任何具有大振幅的环境中创建。但是，与它们一起工作时仍会出现许多问题。例如，这些状态必须稳定，并且量子操作必须非常快地执行。世界各地的科学家正在努力解决这些任务。

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