文小刚:我们生活在量子计算机里

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  人类生活在另另一有另一个 怎么才能 才能 的世界?

  凝聚态理论物理学家、美国科学院院士、麻省理工学院终身教授文小刚的答案是,“大伙儿儿生活在量子计算机底下。量子信息是真实的,而所看后的各种物质、人,全是量子信息的虚拟反映”。

  7月23日,文小刚做客中国科学院物理研究所,带来了一场题为《物理的新革命——量子信息:物质和相互作用的起源》的科普报告。

  世界绚丽多彩,物质性质各有不同,它们从何而来?大伙儿儿怎么才能 才能 认识它们?

  在文小刚看来,大伙儿儿对世界的认识是通过发现、统一,更多发现、更多统一的循环,一步步地深化。“每一次大统一,都可认为是物理学的新革命。而每一次新革命都为大伙儿儿打开了新世界,许多基本概念和看大大问题的方式 会处于变化,随之描写世界的语言、数学工具也会处于改变。”

  历史上的四次物理学革命,充分说明了這個 生活观点。

  第一次是力学革命,英国物理学家牛顿统一天体运动和地面物体运动的规律,与此一齐,他发展了微积分,以此作为数学工具描述牛顿方程;第二次是电磁学革命,英国物理学家麦克斯韦统一了电、磁、光3种貌似不相关的自然大大问题,还发现了新的物质底部形态——波底部形态,他使用的数学工具是纤维丛;第三次是相对论革命,爱因斯坦将时间、空间的弯曲和引力作用统一,在广义相对论中预言了新型物质底部形态引力波的处于,其数学理论基础是黎曼几何。

  通常而言,另另一有另一个 物理理论须要数学语言来描写。

  文小刚表示,牛顿非常了不起,不仅发现了物理定律,还发展了新的数学语言,使得物理理论也能被写出来。

  而在第二、第三次物理革命中,数学家则走在了物理学家前面,新的数学工具先被发明家 ,物理学家直接拿来使用。

  第四次物理革命是量子力学革命。文小刚表示,当下,大伙儿儿正处于第二次量子革命,“量子革命是最神秘、最不可思议的物理革命”。

  他笑称,这次革命的处于,是物理学家们“非常不情愿的”,是不可能 发现了许多奇特的自然大大问题而发展起来的。

  他认为,量子革命最本质的底部形态是对“处于”的认识处于了根本性的改变。

  這個 生活“处于”的方式 比大伙儿儿想象的要多,就像“薛定谔的猫”,活是处于,死是处于,既死又活也是真实的处于。“這個 生活认识是被逼出来的,没另另一有另一个 理论物理学家喜欢。”

  這個 生活认识颠覆了传统的世界观,即在量子世界,物质的处于既全是粒子也全是波,既是粒子也是波,即被称为波粒二象性。

  过去,牛顿认为物质有粒子底部形态,麦克斯韦、爱因斯坦又发现了波的底部形态。文小刚说:“量子革命,把物质的波底部形态和粒子底部形态统一齐来了。”

  文小刚表示,量子革命并不一定意义重大,还在于数学工具也处于了“革命性”改变,即那我 三次物理革命中运用的分析几何语言发展为线性代数语言。“量子和代数的眼光,是非常独特的看世界的眼光。”

  关于量子力学的应用,文小刚认为,信息和物质是统一的,这也是第二次量子革命的本质。“能量是物质的性质,频率是信息的性质,量子物理认为能量本来频率,也本来说信息与物质是刻画同一对象的不同表述,而能量和频率是刻画同一物理量的不同表述。不可能 历史认识偏差,它们之间处于另另一有另一个 转换系数:普朗克常数,就像斤与公斤一样。”

  “空间、物质起源于量子信息。”文小刚总结道,世界上所处于的物质,其所具备的奇妙性质全是由量子比特和量子纠缠产生的,而量子信息和量子纠缠处于第二次量子革命中心的地位。“描绘量子纠缠须要新数学,未来,除了融合范畴学,还须要高级范畴学、代数拓扑等各种现代数学的参与,它们将发挥重要的作用。”