Pregunta:
He escuchado algunas veces que una forma de describir las computadoras cuánticas es que esencialmente usan la potencia de cálculo de sus contrapartes en realidades alternativas a las que acceden a través de la superposición. Mi primera pregunta es, por supuesto,
- ¿Es esta en realidad una descripción precisa de cómo funcionan las computadoras cuánticas, o simplemente una tergiversación?
Además, si se asumiera como verdadero y se tomara literalmente, entonces presumiblemente todos los resultados posibles de cualquier cálculo dado serían experimentados por cada una de estas realidades alternativas. Tengo algunas preguntas sobre las implicaciones de esto:
- ¿Sería correcto decir que nuestro universo esencialmente "genera" estas realidades alternativas para usar en cada cálculo, o que todas existen simultáneamente en una dimensión superior y solo entran en contacto a través del inicio de la superposición por parte de cada computadora al mismo tiempo?
- ¿Sería posible crear contacto entre universos a través de esta conexión? Esperaría que, si lo fuera, sería completamente aleatorio, por lo que no solo no causaría ninguna transferencia de información, sino que también sería completamente indetectable, porque las desviaciones estarían dentro de las probabilidades esperadas de tasas de error, pero ¿existe? alguna forma de eludir esto?
Respuesta:
Pregunta 1
Esta descripción se encuentra en algún lugar entre los dos extremos de una teoría y el misticismo, dependiendo de cuán amable sea uno con el concepto. David Deutsch es un defensor vocal del primero, Lee Smolin del segundo (lo categoriza como "Realismo místico").
La idea general fue iniciada por uno de los estudiantes de doctorado de John Wheeler, Hugh Everett III, en su tesis doctoral de 1957, que introdujo funciones de estado relativo y proporcionó la base matemática para lo que comúnmente se conoce como interpretación de muchos mundos (MWI).
En The Beginning of Infinity, David Deutsch define la computación cuántica como "Computación en la que el flujo de información no se limita a una sola historia". Esta definición es consistente con su creencia expresada de que MWI es una teoría comprobable y la única teoría con poder para explicar el funcionamiento de las computadoras cuánticas ( aquí , tenga en cuenta que Deutsch está en desacuerdo con la etiqueta MWI).
Deutsch es muy apreciado y fue el primero en describir explícitamente una computadora cuántica universal ( ibid. ). Sin embargo, MWI es una opinión minoritaria, y muchos otros líderes de opinión no están de acuerdo con su postura al respecto (ver, por ejemplo , el comentario de Peter Shor a la respuesta de Mark S más abajo). Otro pensador notable, Richard Feynman, comentó con respecto a MWI, "Es posible, pero no estoy muy contento con él" ( aquí ).
Para responder a su pregunta explícitamente, no está claro si esta es una descripción precisa o no.
Pregunta 2
En un nivel fundamental, Everett describe la situación en su tesis :
… desde el punto de vista de nuestra teoría, no es tanto el sistema el que se ve afectado por una observación como el observador, que se correlaciona con el sistema.
Feynman amplió este punto de vista ( aquí ),
… esa imagen de muchos mundos dice que la función de onda $ \ psi $ es lo que es real, y malditos torpedos si hay tantas variables, $ N ^ R $ . Todos estos mundos diferentes y todos los arreglos de configuraciones están todos allí al igual que nuestro arreglo de configuraciones, simplemente estamos sentados en este.
Deutsch ha refinado aún más el concepto considerablemente a lo largo de los años tanto en artículos científicos ( por ejemplo , temprano: 1 , 2 ; reciente: 3 ) como en libros de divulgación científica ( 4 , 5 ). Por lo general, habla de una variedad infinita de universos dentro del multiverso, parte de los cuales se alinean entre sí en casos particulares.
En ese sentido, su segunda declaración está más cerca de MWI. Por lo que tengo entendido, creo que sería más exacto decir que los universos que "hacían el cálculo" eran idénticos en el punto de preparación del estado y la ramificación en la medición.
Pregunta 3
El contacto en forma de "envío de mensajes" entre universos está prohibido por la relatividad especial. Según lo declarado por Everett (páginas 98-99 de su tesis )
Solo la totalidad de estos estados observadores, con su conocimiento diverso, contiene información completa sobre el estado original del sistema-objeto, pero no hay comunicación posible entre los observadores descritos por estos estados separados.
Si entiendo correctamente Deutsch, existe la posibilidad de alguna forma de interferencia dirigida que permitiría que "un observador se 'sienta' dividido en dos ramas" (experimento propuesto aquí ), pero el envío de mensajes entre las dos ramas todavía está prohibido. Aparentemente, la clasificación de MWI como interpretación o teoría (según la metodología científica convencional) depende en gran medida de la viabilidad de este experimento, o uno muy similar.
Edición 1: revisada después de leer más detenidamente a Everett y Deutsch.
Edición 2: Recientemente supe que Sean Carroll (físico de CalTech y escritor prolífico) también es un defensor de la formulación de Everett de la mecánica cuántica. Él expone su caso en Something Deeply Hidden .