Sebuah kertas kerja pengkomputeran kuantum berprofil tinggi yang diterbitkan dalam Nature pada tahun 2021 sedang menghadapi kritikan serius daripada komuniti penyelidikan. Kertas kerja tersebut mendakwa membuktikan bahawa mekanik kuantum memerlukan nombor kompleks dan ini boleh diuji secara eksperimen. Walau bagaimanapun, analisis terperinci telah mendedahkan kecacatan kritikal yang melemahkan keseluruhan premis.
Garis Masa Peristiwa:
- 2021: Renou et al. menerbitkan "Quantum theory based on real numbers can be experimentally falsified" dalam Nature
- 2021-2022: Kertas kerja mendapat perhatian media yang ketara dan pembentangan persidangan
- Terkini: Analisis kritikal mendedahkan andaian tersembunyi mengenai keterjalinan melemahkan dakwaan utama
Dakwaan Asal dan Daya Tarikannya
Kertas kerja 2021 oleh Renou dan rakan-rakan menjadi tajuk utama dengan mencadangkan saintis boleh menguji secara eksperimen sama ada mekanik kuantum benar-benar memerlukan nombor kompleks untuk berfungsi. Ini menarik kerana ia berjanji untuk menyelesaikan persoalan asas tentang sifat realiti kuantum. Penyelidikan tersebut mendapat perhatian yang ketara, dengan liputan dalam penerbitan sains utama dan pembentangan di persidangan terkemuka.
Idea asasnya adalah untuk mencipta ujian yang boleh dilalui oleh komputer kuantum yang menggunakan nombor kompleks, tetapi komputer kuantum yang terhad kepada nombor nyata sahaja akan gagal. Fikirkan ia seperti menguji sama ada komputer benar-benar boleh melakukan pengiraan lanjutan tertentu, atau jika ia hanya berpura-pura dengan menggunakan helah matematik yang lebih mudah.
Kecacatan Maut: Entanglement Mengubah Segalanya
Kritikan tertumpu pada andaian penting yang terbenam dalam bahan tambahan kertas kerja tersebut. Penulis mengandaikan bahawa sistem kuantum yang diuji akan bermula tanpa sebarang keadaan entangled - satu keadaan di mana zarah kuantum kekal bersambung secara misteri walaupun dipisahkan oleh jarak yang jauh.
Andaian ini bermasalah kerana entanglement ada di mana-mana dalam mekanik kuantum. Seperti yang ditunjukkan oleh seorang penyelidik dalam perbincangan, mengecualikan entanglement daripada mekanik kuantum adalah seperti cuba mengkaji ombak laut sambil mengabaikan air. Andaian tersebut sangat terhad sehingga ia pada dasarnya menghilangkan salah satu ciri paling asas mekanik kuantum.
Entanglement merosakkan ujian!
Para pengkritik menunjukkan bahawa jika sistem kuantum dibenarkan berkongsi keadaan entangled sebelum ujian bermula - yang sangat normal dan dijangka - maka walaupun komputer kuantum nombor-nyata-sahaja boleh lulus ujian. Ini sepenuhnya melemahkan dakwaan utama kertas kerja tersebut.
Konsep Teknikal Utama yang Dijelaskan:
- Nombor Kompleks: Objek matematik yang merangkumi nombor nyata dan komponen "khayalan", sering ditulis sebagai a + bi di mana i = √(-1)
- Entanglement: Fenomena kuantum di mana zarah-zarah menjadi berkorelasi sedemikian rupa sehingga mengukur satu zarah akan mempengaruhi zarah lain secara serta-merta, tanpa mengira jarak
- Quantum Gateset: Koleksi operasi asas (seperti gate Toffoli, Hadamard, dan T) yang boleh digabungkan untuk melaksanakan pengiraan kuantum
- Phase Gradient States: Keadaan kuantum khas yang boleh digunakan untuk mensimulasikan operasi nombor kompleks menggunakan nombor nyata sahaja
 |
|---|
| Mengkaji peranan nombor kompleks dalam mekanik kuantum: bagaimana penjeratan memberi kesan kepada ujian eksperimen |
Mengapa Ini Penting untuk Penyelidikan Kuantum
Kontroversi ini menyerlahkan isu yang lebih luas dalam penyelidikan pengkomputeran kuantum. Apabila saintis membuat dakwaan kuat tentang batasan asas, andaian di sebalik dakwaan tersebut amat penting. Dalam kes ini, sekatan terhadap entanglement hanya disebut secara ringkas dalam lampiran teknikal, tidak dipaparkan secara menonjol dalam teks utama atau abstrak.
Perdebatan ini juga mendedahkan betapa kompleksnya mekanik kuantum, walaupun untuk pakar. Alat matematik yang digunakan untuk menggambarkan sistem kuantum - sama ada nombor kompleks, matriks, atau struktur lain - masih menjadi subjek penyelidikan aktif dan perselisihan pendapat.
Respons Komuniti dan Pengajaran yang Dipelajari
Respons komuniti pengkomputeran kuantum bercampur-campur. Sesetengah penyelidik mempertahankan kertas kerja asal, menyatakan bahawa ia secara jelas menyatakan andaiannya, walaupun ia terbenam dalam bahan tambahan. Yang lain berhujah bahawa sekatan asas sedemikian sepatutnya diserlahkan dengan lebih menonjol, mungkin dalam tajuk kertas kerja.
Insiden ini berfungsi sebagai peringatan bahawa walaupun penyelidikan yang disemak rakan sebaya dalam jurnal terkemuka boleh mempunyai batasan yang ketara. Ia juga menunjukkan betapa pentingnya komuniti saintifik meneliti dakwaan berani dengan teliti, terutamanya apabila ia menyentuh aspek asas fizik.
Kontroversi ini tidak semestinya membatalkan semua penyelidikan ke dalam asas matematik mekanik kuantum. Walau bagaimanapun, ia mencadangkan bahawa kerja masa depan dalam bidang ini perlu lebih berhati-hati dalam menyatakan andaian dengan jelas dan mempertimbangkan sama ada andaian tersebut realistik untuk sistem kuantum sebenar.
Rujukan: Actually, you can't test if quantum uses complex numbers