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科学家开发出一个新的平台,用于研究量子纠错码在量子场论中的作用

前瞻网    2021-08-11 08:59

在Skoltech和肯塔基大学的一项新研究中,研究人员发现了量子信息和量子场论之间的新联系。这项工作证明了量子信息理论在物理学各个领域中日益重要的作用。这篇论文发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

科学家开发出一个新的平台,用于研究量子纠错码在量子场论中的作用

量子信息作为连接物理学各个分支的组织原理,发挥着越来越重要的作用。特别是量子误差修正理论,它描述了如何保护和恢复量子计算机和其他复杂相互作用系统中的信息,已经成为现代理解量子引力的基石之一。

“通常,存储在物理系统中的信息是本地化的。例如,一个计算机文件占据了硬盘驱动器的一个特定的小区域。所谓‘错误’,我们指的是在扩展区域内打乱信息的任何未预见或不希望发生的交互。在我们的示例中,计算机文件的各个部分将分散在硬盘驱动器的不同区域。错误校正码是一种数学协议,它允许将这些碎片收集在一起以恢复原始信息。它们在数据存储和通信系统中被大量使用。当物理系统的量子特性很重要时,量子纠错码也起着类似的作用。”能源科学与技术中心(CEST)副教授Anatoly Dymarsky解释道。

不久前,出乎意料的是,科学家们意识到,量子引力——描述空间和时间的量子动力学理论——运行着类似的数学协议,在空间的不同部分之间交换信息。信息在量子引力中的位置,仍然是理论物理学中少数几个尚未解决的基本问题之一。

量子纠错码等经过充分研究的数学结构的出现后,人们对代码的作用只是略作了解,而隐藏在信息局部性背后的明确机制仍然难以捉摸。

在他们的新论文中,来自肯塔基大学物理与天文系的Alfred Shapere和他的同事,在量子纠错码和二维共形场理论之间建立了新的联系。后者描述了量子粒子之间的相互作用,已经成为描述许多不同现象的标准理论工具,从基本的基本粒子到出现在量子材料(如石墨烯)中的准粒子。其中一些共形场论也通过全息对应来描述量子引力。

“现在我们有了一个新的平台来研究量子纠错码在量子场论中的作用。我们希望这是理解局部信息如何实际工作的第一步,以及在所有这些美丽的数学背后隐藏着什么。”Dymarsky称。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4126TJ

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