[论文解读] Quantum Computation and Many Worlds

Clare Hewitt-Horsman|arXiv (Cornell University)|Oct 30, 2002

Quantum Mechanics and Applications参考文献 12被引用 5

一句话总结

本文將塞瑟斯與祖雷克發展的多世界（埃弗雷特式）量子力學詮釋應用於量子計算，提供一個物理性的量子計算描述。它說明了在多宇宙框架下，量子過程如疊加與測量如何自然產生，並在無波函數坍縮的情況下，提供一個一致且客觀的量子演算法描述。

ABSTRACT

An Everett (`Many Worlds') interpretation of quantum mechanics due to Saunders and Zurek is presented in detail. This is used to give a physical description of the process of a quantum computation. Objections to such an understanding are discussed.

研究动机与目标

• 利用多世界詮釋提供量子計算的物理性、客觀描述。
• 透過在一致的多世界框架中建立量子計算，解決量子力學中的詮釋挑戰。
• 解決在量子資訊處理背景下對多世界觀點的質疑。

提出的方法

• 將多世界詮釋（埃弗雷特量子力學）應用於將量子計算建模為分支過程。
• 使用退相干與一致歷史的形式主義，描述計算過程中分支如何產生。
• 將量子演算法分析為全域波函數中多個非相互作用分支上的單位演變。
• 證明測量結果對應於明確的、退相干的分支，無需波函數坍縮。
• 整合祖雷克的環境誘導選擇（einselection）洞察，解釋測量結果的經典外觀。
• 將量子計算的過程重構為多宇宙中分支世界間的決定論性、單位演變。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在多世界詮釋中將量子計算理解為物理過程？
• RQ2 退相干在量子計算中經典結果的出現過程中扮演何種角色？
• RQ3 分支世界如何解釋量子測量結果的機率性？
• RQ4 對以多世界框架詮釋量子計算存在哪些質疑？又如何回應？
• RQ5 能否在不引入波函數坍縮的情況下，給出一致且客觀的量子演算法描述？

主要发现

• 量子計算自然地被描述為在分支多宇宙中的單位演變，無需波函數坍縮。
• 退相干確保計算分支在動力學上相互獨立，並有效呈現經典特性。
• 測量結果對應於明確的、無法通訊的分支，並保留了玻恩規則預測的機率。
• 多世界框架提供了量子演算法的一致且客觀的描述，解決了詮釋上的悖論。
• 基於機率與偏好基底的質疑，透過環境誘導選擇（einselection）的機制得到回應。
• 該框架支持所有計算分支的物理現實性，提供了量子計算的實在論詮釋。