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量子理论:物理学家建造数学“游乐场”以研究量子信息论

前瞻网    2021-10-03 20:03

 

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在Skolkovo科学技术研究所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论在物理学各个领域中的作用越来越大。这篇论文发表在《物理评论快报》杂志上。

量子信息作为连接物理学各分支的组织,发挥着越来越重要的作用。特别是量子纠错,它描述了如何在量子计算机和其他复杂的交互系统中保护和恢复信息,已经成为现代人对量子引力理解的基石之一。

“纠错”是指找到任何不可预见的或不希望预见的信息扰乱。比方说,一个计算机文件占据了硬盘的一个特定的小区域,文件的碎片会散落在硬盘的不同区域,然后纠错码会将这些碎片收集起来并恢复原始信息。纠错码在数据存储和通信系统中被大量使用。量子纠错码在物理系统中发挥着类似的作用。

在前不久的一个意外中,科学家们意识到,量子引力(描述空间和时间的量子动态的理论)也有类似作用,能在空间的不同地方之间交换信息。

量子引力的信息定位仍然是理论物理学中少数几个未解决的基本问题之一。因此量子纠错码的出现有很大的研究价值的。然而,人们对量子纠错码的作用只是略作了解,而隐藏在信息背后的明确机制仍然难以捉摸。

来自肯塔基大学物理和天文学系的Alfred Shapere和他的同事在量子纠错码和二维共形场论之间建立了一种新的联系。后者描述了量子粒子的相互作用,并已成为描述许多不同现象的标准理论工具——从基本粒子到量子材料(如石墨烯)中出现的准粒子。

现在在这个新的“游乐场”中,物理学家可以在量子场论的背景下研究量子纠错码的作用了。

该研究论文题为'Solutions of Modular Bootstrap Constraints from Quantum Codes',已发表在《物理评论快报》上。主要作者为Anatoly Dymarsky和Alfred Shapere。

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责任编辑: 4150ZYN

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