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研究人员发现方向取决于量子世界中硬币翻转的速度

抛硬币。头?向左走一步。尾巴?向右走一步。在量子世界?立刻向两个方向移动,就像波一样散开。这种随机过程称为“行者类比”,可以应用于人工智能和数据搜索过程等最新技术中使用的经典算法和量子算法。但是,随机性也使步行难以控制,从而使精确设计系统更加困难。

总部位于日本的研究团队可能会通过揭示每个量子步的方向决策所依据的机制,并介绍一种潜在地控制运动方向的方法,朝着更加受控的步行方向发展。他们于10月16日在《自然研究》杂志《科学报告》中发表了他们的研究结果。

广岛大学综合艺术与科学研究生院研究生论文作者山山春奈说:“在我们的研究中,我们专注于确定量子行走行为的硬币,以探索可控性。”

在经典系统中,硬币将步行者引导到空间中:右还是左。在量子系统中,硬币的可靠性是无限低的,因为助行器既作为一个粒子站在一个空间中运行,又作为一种波在整个时间范围内以各种可能性伸展开来。

片山说:“我们推出了随时间变化的硬币,其落在头或尾上的概率随时间而变化,以揭示硬币的功能。”

研究人员发现,这种随时间变化的硬币可以改变步行者的位置,但是步行者的波动特性掩盖了该硬币控制了多少物理空间。

片山说:“我们首次成功地阐明了两个完全不同的概念的等效性,即硬币概率的变化率和波动速度的等效性。” “这种公开的机制使我们能够通过保留随机过程来操纵硬币,从而控制按需进行的量子行走,并提供诸如量子计算之类的创新量子信息处理技术的核心基本要素。”

研究人员确定硬币的翻转速度直接影响了波浪的运动速度,从而对步行者的运动产生了一定的控制作用。

片山说:“通过行走机制,我们可以通过操纵硬币的翻转速度来定制量子行走。” “此外,我们发现通过设计硬币可以按需实现具有所需轨迹的量子行走。我们的结果为控制量子行走开辟了道路。”

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