Quando trabalhei em Cambridge, Massachusetts, um amigo relatou que a Associação PostDoc do MIT havia perguntado a seus membros como isso poderia melhorar suas vidas. O amigo me confidenciou sua sugestão: jogue mais festas.1 Este ano, concede seu desejo em uma escala maior do que qualquer associação pós -doc. As Nações Unidas designaram 2025 como o Ano Internacional de Ciência e Tecnologia Quântica (IYQ), como você ouviu, a menos que você mora em uma rocha (ou sem acesso à mídia – que, pense nisso, parece não atraente).
Um cracker metafórico do partido está quebrando desde janeiro. Governos, empresas e universidades estão trombetando investimentos em esforços quânticos. As instituições fizeram todas as paradas para o World Quantum Day, que acontece todo dia 14 de abril, mas que marcou um Google Doodle este ano. A American Bodily Society (APS) enfrentou sua cúpula de física international em março com a ciência quântica como uma loja de obras de Bathtub & Physique com o fragrance de Dawn de abacaxi rosa. Na cúpula, simpósios especiais exibiram pesquisa quântica, colega blogueira John Preskill falou sobre a história da ciência quântica em um Discurso da hora do jantare uma “festa quântica do bloco” ocorreu uma noite. Eu ainda não sabia dizer o que é uma festa quântica, mas essa envolveu bastões de brilho.
Participando da cúpula, senti uma satisfação – uma exultação, até – redolente da décima segunda série, quando a American Youngsters Summit the Mont Blanc do ensino médio. Foi a sensação de que este ano é nosso ano. Perdoe -me enquanto eu zumbi “Hora da sua vida.”2

Pouco antes da cúpula, editores da revista Prx Quantum lançado a coleção especial Em homenagem ao IYQ.3 A coleção mostra uma gama de avanços, da química à correção de erros quânticos e de átomos a AttossegundoPulsos de laser de comprimento. Colaboradores e eu contribuímos com um papel Sobre a complexidade quântica, um termo que tem tantos significados quanto as empresas transmitem notícias quânticas nos últimos seis meses. Mas eu já publiquei dois Fronteiras quânticas Postagens Sobre a complexidade, e você certamente estuda este weblog como se fosse a Bíblia, então estamos na mesma página, certo?
Apenas joshing.
Think about que você tem um computador quântico que está executando um circuito. O computador consiste em qubits, como átomos ou íons. Eles começam em um estado simples, “fresco”, como um caderno em branco. Pós-circuito, eles armazenam informações quânticas, como emaranhamento, como um pocket book armazena informações após o semestre. Dizemos que os qubits estão em alguns estado quântico. O estado Complexidade quântica é o menor número de operações básicas, como portas lógicas quânticas, necessárias para criar esse estado-o circuito recém-preenchido ou qualquer outro circuito.
Os computadores quânticos de hoje não podem criar estados de alta complexidade. O motivo é que todo computador quântico habita um ambiente que perturba os qubits. As moléculas de ar podem saltar delas, por exemplo. Tais distúrbios corrompem as informações armazenadas nos qubits. Espere muito tempo, e o ambiente degradará muitas das informações para o computador quântico funcionar. Chamamos o tempo de limite dos qubits ‘ vidaentre frases mais obscenas. A vida útil limita o número de portões que podemos ser executados por circuito quântico.
A capacidade de executar muitos portões quânticos-para executar operações de alta complexidade-serve como um recurso. Outras quantidades também servem como recursos, pois você saberá se você é um dos três obstinados Fronteiras quânticas fãs que têm lido este weblog Desde 2014 (Oi, mãe). Os recursos termodinâmicos incluem trabalhar: Energia coordenada que se pode aproveitar diretamente para executar uma tarefa útil, como levantar um pocket book ou ficar acordado até tarde o suficiente para descobrir o que é uma festa quântica.

Meus colaboradores e eu mostramos que o trabalho é negociado com complexidade em tarefas de processamento de informações e informações: quanto mais portões quânticos você puder executar, menos trabalho você deve gastar em uma tarefa e vice-versa. Qubit Redefinir exemplifica essas tarefas. Suponha que você tenha preenchido um caderno com um cálculo, deseja iniciar outro cálculo e não tem mais papel. Você tem que apagar seu caderno. Da mesma forma, suponha que você tenha concluído um cálculo quântico e deseje executar outro circuito quântico. Você tem que Redefina seus qubits para um estado novo e novo.
Três métodos se sugerem. Primeiro, você pode “descompor”, revertendo todos os portões quânticos que você executou.4 Essa estratégia requer uma vida longa: as informações impressas sobre os qubits por um portão não devem vazar para o ambiente antes que você desfeita o portão.
Segundo, você pode fazer o equivalente quântico de empunhar um companheiro de papel de pérola rosa: você pode esfregar as informações de seus qubits, independentemente do circuito que você acabou de executar. Os termodinâmicos chamam inventivamente essa estratégia apagar. Requer trabalho termodinâmico, assim como a aplicação de um companheiro de papel em um caderno.
Terceiro, você pode
Suponha que seus qubits tenham vidas finitas. Você pode desfazer tantos portões quanto tempo para. Em seguida, você pode apagar o restante dos qubits, gastando trabalho. Como a complexidade – sua capacidade de executar muitos portões – trata com o trabalho? Meus colaboradores e eu quantificamos a troca em termos de entropia que inventamos porque O mundo não tinha tipos suficientes de entropia.5
A complexidade é negociada com o trabalho não apenas na redefinição de qubit, mas também em compactação de dados e provavelmente outras tarefas. A complexidade quântica, meus colaboradores e eu mostramos, merece um assento na grande fonte de refrigerante da termodinâmica quântica.
… Como a ciência da informação quântica merece um assento na grande fonte de física de refrigerante. Quando embarquei em meu doutorado, os membros do corpo docente me aconselharam a realizar não apenas pesquisas de informação quântica, mas também alguma “física actual”, como matéria condensada. Este último ajudaria a convencer os departamentos de física de que eu valia a pena quando me candidatava a cargos no corpo docente. Até hoje, as mesas mudaram. Um teórico de matéria condensada que conheço acabou com um professor de engenharia elétrica porque ele calcula entropias de emaranhamento.
Então aproveite o nosso ano, colegas cientistas quânticos. Partido como é 1925. Belie esses qubits – espero que eles alcancem a vida de sua vida.
1Dez pontos se você conseguir adivinhar quem é o amigo.
2Cujo título oficial, eu não percebi até agora, é “boa viagem”. Minha concepção de rituais de graduação acaba de transformar uma parte superior.
3Pr significa Revisão físicaa marca dos periódicos publicados pela APS. Os APs podem ter pretendido para o X para evocar excepcionalmas eu gosto de pensar que significa algo mais exótico, como Ex Vita Discedo, Tanquam Ex Hospitio, Non Tanquam Ex Domo.
4Não me pergunte sobre o análogo do caderno de descomputar um estado quântico. Explicando isso exigiria outra postagem no weblog.
5Para mais entropias inspiradas na complexidade quântica, consulte esse pré -impressão. Você pode reconhecer dois dos autores de antes Fronteiras quânticas Postagens se você é um dos três … não, nem mesmo os três obstinados Fronteiras quânticas Os leitores se lembrarão; Mas confie em mim, dois dos autores receberam acena neste weblog antes.