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编译服务: 可再生能源 编译者: pengh 编译时间: Jan 14, 2020 点击量: 199

尽管它是支配自然的最基本,最基本和最基本的现象,但量子物理学并不简单。

但是,以某种方式,理论物理学家Layla Hormozi似乎很容易理解该领域的所有复杂性。她对数学和科学的热情,加上对研究自然基本面的渴望,促使她从事物理学。在大学上完第一门量子物理学课程后,她被“彻底震撼了”。从那以后,霍莫兹在马里兰大学联合量子研究所和麻省理工学院等地方研究和研究了量子理论。最近,霍莫兹(Hormozi)加入了美国能源部布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的计算科学计划(Computational Science Initiative),并领导量子计算小组。

大多数人都熟悉“经典”物理学理论,例如关于重力,运动和能量的理论,这些理论似乎对我们通常了解的有关自然的一切负责。但是,这些概念仅适用于宏观或可见级别的行为。在20世纪初认识到这一点之后,科学家们开始以新的规模探索物理学。量子力学在亚原子级描述物理学,即原子及其成分的行为和机理。

由于亚原子粒子构成原子,而原子本质上构成自然界的一切,因此量子物理学是自然界真实行为的基础。对于Hormozi来说,这种基本的重要性使研究量子如此吸引人。

量子研究主要集中于模拟自然界中的亚原子系统,以进一步了解它们。研究量子现象如此复杂的原因是,对它们的结果的理解纯粹是概率性的。

在我们每天遇到的物理学中,人们可以观察给定系统的行为。例如,我们知道足球正在朝着目标前进,因为我们可以看到它。但是,根据霍尔莫兹的说法,人们无法确定量子系统的结果。她说,它们不具有古典物理学系统所具有的“确定性”。产生量子系统结果的量子公式,即其行为方式,是基于对结果将会发生的期望。因此,对量子系统的理解在技术上仅以声音数学为后盾。

除公式模型外,量子计算机还可用于模拟量子系统。这个想法是在实验室中设计可以有效模仿给定物理过程的机器或系统。

霍莫兹解释说:“就好像您试图对自然界进行逆向工程一样。”

这些模拟使科学家能够研究系统在过程发生期间和之后所表现出的行为。相反,量子原理在计算机中的集成也正在研究中。量子计算机使用基于量子现象的程序来执行甚至挑战所谓的超级计算机的计算。

目前,由于对数学和量子力学有相当的了解,Hormozi致力于使量子计算机更不易出错。在计算过程中传输量子内存(以量子位为单位)时,错误可能而且经常发生。具有纠错功能的qubit编码可以防止内存翻译不正确,从而使计算更加准确。

了解亚原子系统的机制和行为可提供多种重要应用,包括医学进步和材料生产。例如,如果不了解亚原子尺度上的磁场和无线电波的行为,就不可能实现磁共振成像(MRI)扫描的发明。

尽管她同意所倡导的概念的应用很重要,但Hormozi指出,最重要的结果研究提供的是知识。作为一个看到数学之美并被自然迷住的人,她认为学习量子理论是她一生中兴奋的重要来源。她认为了解量子现象的过程不必指定为寻找应用或掌握理解的过程。相反,霍莫兹以一个简单的目标研究量子物理学的细微差别:为了学习而学习。

 

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