新的量子悖论揭示了广泛存在的信念之间的矛盾-“一定要付出”

探究由人工量子智能做出的观测的真实性。

格里菲斯大学的量子物理学家揭露了一个新的悖论，它说，当谈到某些长期以来关于自然的信念时，“一定要付出”。

量子理论在预测我们对原子等微小物体进行实验时观察到的行为方面几乎是完美的。但是，将量子理论应用到比原子大得多的尺度上，特别是对进行测量的观察者而言，提出了困难的概念性问题。

在《自然物理学》上发表的一篇论文中，由澳大利亚格里菲斯大学领导的一个国际团队将这些问题推向了一个新的悖论。

该论文的资深理论作者埃里克·卡瓦尔坎蒂（Eric Cavalcanti）副教授说：“这种悖论意味着，如果量子理论能够描述观察者，那么科学家将不得不放弃对世界的三个珍贵的假设之一。”

“第一个假设是，进行测量时，观察到的结果是世界上真正的单个事件。例如，这种假设排除了宇宙可以分裂的想法，在不同的平行宇宙中观察到了不同的结果。”

“第二个假设是可以自由选择实验设置，从而使我们能够进行随机试验。第三个假设是，一旦做出了这样的自由选择，它的影响就不会比光更快地传播到宇宙中。”

这些基本假设中的每一个似乎都是完全合理的，并且被广泛认为。但是，人们也普遍认为，量子实验可以扩展到更大的系统，甚至可以扩展到观察者的水平。但是我们证明，这些被广泛持有的信念之一肯定是错误的！放弃其中任何一个都会对我们对世界的理解产生深远的影响。

该团队通过分析分离良好的纠缠量子粒子并结合量子“观察者”（一种可以从外部操纵和测量但本身可以对量子粒子进行测量的量子系统）来建立悖论。

“基于三个基本假设，我们在数学上确定了在这种情况下可能获得的实验结果的限制。但是，将量子理论应用于观察者时，可以预测违反这些限制的结果。实际上，我们已经使用纠缠的光子（光粒子）进行了原理验证实验，”资深实验作者Nora Tischler博士说。“而且，正如量子理论所预测的，我们发现了一种违规行为。”

“但是，可以说，我们的'观察员'的脑筋很小。它只有两个存储状态，它们被实现为光子的两个不同路径。这就是为什么我们将其称为原理验证实验，而不是结论性证明我们悖论中的三个基本假设之一一定是错误的，”她说。

该项目负责人兼格里菲斯中心主任霍华德·怀斯曼教授说：“为了更明确地实施这一悖论，我们的梦想实验是量子观察者是在大型量子计算机上运行的人类级人工智能程序。”适用于理论和实验团队的量子动力学。

“对于量子理论对于观察者来说是否失败，或者三个基本假设之一是否错误，这将是一个非常令人信服的测试。但这可能还有几十年了。”

用于测试带有光粒子的悖论的实验设备。

进行了实验的量子动力学中心实验室也是澳大利亚研究委员会卓越中心量子计算和通信技术中心的一部分。

怀斯曼教授说：“人们早已认识到，量子计算机将彻底改变我们解决硬计算问题的能力。”

“直到我们开始这项研究之前，我们才意识到，它们还可能有助于回答哲学上的难题，即物理世界，心理世界及其关系的本质。”

参考：Kok-Wei Bong，AníbalUtreras-Alarcón，Farzad Ghafari，Yeong-Cherng Liang，Nora Tischler，Eric G. Cavalcanti，Geoff J. Pryde和Howard M. Wiseman，“关于威格纳朋友悖论的一个强的不动定理”， 2020年8月17日，自然物理学.DOI：
10.1038 / s41567-020-0990-x