В областта на квантовата информация концепцията за детерминизъм срещу недетерминизъм играе решаваща роля в разбирането на поведението на квантовите системи в сравнение с класическите системи. Квантовата еволюция на състоянието, която описва как състоянието на една квантова система се променя с течение на времето, проявява различни характеристики, когато се противопоставя на класическата еволюция на състоянието.
В класическата физика еволюцията на една система обикновено е детерминистична, което означава, че като се има предвид първоначалното състояние на системата, нейното бъдещо състояние може да бъде точно предсказано. Този детерминизъм се ръководи от класическите закони на физиката, като например законите на движението на Нютон. За разлика от тях, квантовата механика въвежда ниво на присъща случайност и несигурност в еволюцията на квантовите състояния. Тази присъща несигурност е капсулирана в принципа на суперпозицията и вероятностния характер на квантовите измервания.
Един от основните принципи на квантовата механика е концепцията за суперпозиция, при която една квантова система може да съществува в множество състояния едновременно. Това наслагване на състояния позволява на квантовите системи да кодират и обработват информация по начини, които класическите системи не могат да възпроизведат. Когато една квантова система се развива, тя се развива според уравнението на Шрьодингер, което описва как състоянието на системата се променя във времето. Тази еволюция е унитарна, което означава, че е обратима и запазва общата вероятност за намиране на системата във всяко състояние.
Недетерминистичният аспект на еволюцията на квантовото състояние става очевиден, когато се направи измерване на системата. При измерване системата се срива в едно от възможните си състояния с вероятности, определени от коефициентите на състоянието в суперпозицията. Този колапс, предизвикан от измерване, въвежда елемент на произволност в резултатите от квантовите измервания, което води до недетерминистично поведение, което отличава квантовите системи от класическите системи.
За да илюстрираме тази концепция, помислете за кубит в суперпозиция на състоянията |0⟩ и |1⟩. Докато еволюцията на кубита е детерминистична според уравнението на Шрьодингер, измерването на кубита ще даде |0⟩ или |1⟩ с вероятности, определени от коефициентите на суперпозицията. Тази вероятностна природа на квантовите измервания е в основата на недетерминистичния аспект на еволюцията на квантовото състояние.
Еволюцията на квантовите състояния проявява недетерминистичен характер поради вероятностните резултати от измерванията и суперпозицията на състояния, което я отличава от детерминистичната еволюция на класическите системи. Разбирането на това разграничение е от основно значение за овладяването на силата на квантовата обработка на информация и квантовите изчисления.
Други скорошни въпроси и отговори относно Непрекъснати квантови състояния:
- Защо разбирането на непрекъснатите квантови състояния е важно за прилагането и манипулирането на кубити в квантовата информация?
- Как се изчислява вероятността за намиране на електрона в определена позиция в контекста на непрекъснати квантови състояния?
- Каква е връзката между границата, когато Delta клони към 0 и K клони към безкрайност, и непрекъснатата функция Ψ(X), представляваща състоянието на електрона?
- В опростения едномерен модел как се описва състоянието на електрона и какво е значението на коефициента αsubJ?
- Как могат да се реализират кубити, като се използват основните и възбудените състояния на електрон във водороден атом?