量子計算機為什麼易受幹擾和多噪聲?

2020-09-03 巴蜀清流

「……最近,MIT 和太平洋西北國家實驗室 (PNNL)的研究人員卻發現,混凝土牆壁中的微量元素,以及宇宙射線發出的低水平、無害的輻射,卻會足以引起這種「退相干」現象的發生。

……」

關於量子計算機易受幹擾和多噪聲的問題,我早就談到過一些,尤其是越孤單的粒子個體產生光量子過程中,越難以抵抗幹擾而保持住絕對的純淨。

為什麼有這個推論呢?在於我的新原子結構理論,即,所有的原子並不是一個絕對固定的結構形態,不僅所組成的粒子是運動的,而且原子中外圍粒子也和環境中的暗物質粒子存在動態平衡式的交互作用。當然,這一理論觀點可能是非常令人難以理解的,也是難以想像的,但越來越多的事實證明就是這樣的情況。

原子組成中的外圍中性最小微粒子,始終同環境存在著交互作用,這方面觀點我前面友圈中實際上已經描述過了。當然,這一觀點也不值得大驚小怪,因為暗物質的性質完全決定了這種客觀存在。

我曾經有一種奇妙的設想,暗物質是否可以加熱,或說負載上一定能量呢?這個想法確實很大膽,似乎也沒有人這樣提出過。不過,我確實認真推演了一下這方面的可能性,最終確定暗物質完全可能被加熱賦能,但是必須藉助可見物質才能實現。

我們的可見物質,實際上是密度很高而相對比較穩定的暗物質粒子的集合體。之所以結合在一起,就是可見物質中的粒子具有能量層次性,其核心極為不易被破壞掉。原子中的內核極小,是最低能量的微小中性粒子緊密堆集,緊接著是次最低能量微小中性粒子按大團簇單位以小間隔分離方式包被,再次是低能量微小中性粒子按較小團簇單位以較大間隔分離方式覆蓋,……如此,近似洋蔥結構,直到原子的最外層以微小中性粒子按極小團簇單位以最大間隔分離方式覆蓋。

實際上,環境中暗物質粒子的能量都比原子最外層粒子能量略大,當然也有近似一樣的,不過分布區域並不均勻,密度極低。環境中略高能量的暗物質粒子不斷在同可見物質原子的外圍至微中性粒子交換,但並不會與原子深內層的至微中性粒子發生交互運動。暗物質粒子不能破壞原子結構的道理也在於此。這是一個十分重要而有趣的概念。正是如此,暗物質的加熱負能便可以通過原子來進行。原子獲能,首先是最外層最小團簇至微中性粒子變得十分活躍,這就必然對環境周圍出入原子外層的暗物質粒子有重要賦能作用,使得出原子外層的暗物質粒子能量增高。同樣地,當我們冷卻原子時,也一同可以冷卻原子周圍的暗物質粒子。這種交互作用對於保持原子的穩定性十分重要。當然,對原子周圍暗物質粒子具體賦能方式,我們以後再研究這個問題。

我想再強調一下我上次談過的一個觀點,就是暗物質粒子的密度決定可見物質的存在形態。也即是,原子種類(以每一個不同核素的原子為計)是與暗物質分布密度高度相一致的。我始終堅持認為,環境中的暗物質粒子和原子外圍的至微中性粒子完全是同一類粒子,存在相互勾通交換的的能力,即交互作用。如果暗物質粒子密度過低,則很難形成同等暗物質粒子活躍性下的較大結構的元素原子,因為高能態的原子中的中性至微粒子團會自發輻射到環境之中。如果暗物質粒子密度過高,則很容易形成較大結構的元素原子,許多欲向外釋放中性至微粒子的結構就會被抑制。這種情況完全是由環境中的暗物質粒子與原子中外圍的至微中性粒子的交互作用所決定,形成了原子結構與環境暗物質粒子交互的充分飽和狀態。那些具有放射性元素的原子,實質上就是由這方面的機制所造成的。

事實上,可見物質的存在形式,形成什麼樣的元素原子(包括所謂超核素原子)都是與暗物質粒子分布相一致的。這種情況,正如我們配菜放鹽一樣,不能太多,也不能太少,當然是一個並非完全絕對固定的量,微小波動也是存在的。不同的星系,甚至不同的恆星都保持著自有的暗物質粒子分布密度。宇宙中恆星外圍元素的存在,由於完全處於冷卻和暗物質粒子分布減少的環境之中,造成了原子與暗物質粒子之間的交互活動大大減少,從而確保了在這些空間區域中可見物質結構的充分穩定。實際上,這同樣是交互作用形成了原子結構在低能量範圍中的飽和狀態。正因為如此,宇宙中也才具有眾多的游離氫,而不是更重的核素在那裡飄移。這完全由宇宙星際空間暗物質粒子分布密度極為稀薄和賦能較高所決定。

附帶說一個推測,以我們人類乘坐宇宙飛船行進到其它星球為例,如果想要飛出銀河系,從暗物質密度分布及同可見物質原子存在的交互作用來講,可能性還是比較低的,甚至無能為力。因為生命保障能力將會十分複雜。現在太空人在地球外圍的空間站長期停留,就已經觀察發現到一些不可明狀的現象,我認為可能就存在物質原子的極度緩慢變瘦問題。

從上面的分析可見,我們製造量子計算機,將量子器件置入可以冷卻到最低的環境之中,但是,我們仍然無法獲得周圍環境得到同步冷卻的結果,無法屏蔽環境中那些較高一些能量的暗物質粒子的撞入。實際上,量子計算機被環境幹擾還涉及到光量子的產生機制,否則,環境暗物質粒子所形成的量子噪聲就不會影響到光量子的性狀了。

就光量子的產生而言,要想控制到一個又一個單光子按人工設計有秩序地產生,這幾乎是不可能的。即便使用絕對單個的光子去激發原子,也只可能獲得比其能量略小的一個光子,但同時還會有衰減到甚至不可測的光量子發生。這種情況極象從高處直接拋出一個彈球到硬地板上一樣,彈球會返回到一個接近的高度,再落下之後又返回到更低高度,彈躍高度逐步減小,至到最終停止跳動狀態。一個單光量子對一個原子的作用結果就是這樣的情況,所以,即便沒有環境幹擾,量子計算機本身也有這方面的噪聲問題。

這些問題,以後再議好了。

相關資料參考 http://t.cn/A64cA21D

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