01.02 // Квантовые компьютеры невозможны, а квантовая криптография не имеет доказательств стойкости?
Два ведущих кэмбриджских исследователя, Росс Андерсон и Роберт Брэди выложили весьма провокационную статью, ссылки на которую уже успели облететь ленты новостных агентств.
Они отмечают крайне слабый прогресс в области квантовых вычислений с начала 1990-хх годов: с использованием трёх кубитов удалось факторизовать число 15. Но самое интересное, что они берут на себя смелость утверждать, что эксперименты из классической механики жидкостных сред позволяют построить модели квантовомеханических взаимодействий, дающие новые объяснения квантовым экспериментам. Также они представили две гипотезы. Первая из них — теория Курамото, которая подводит геометрическую основу под спутанные состояния. Во-вторых, они развивают известную солитонную модель электрона, в котором квантово-механическая волновая функция является фазовой модуляцией несущей волны. Обе модели являются консистентными друг с другом и наблюдаемыми явлениями. Обе модели указывают, что запутывание и декогеренция могут быть связаны с геометрией устройства. Обе модели предсказывают, что фазовую когеренцию трудно удержать для более чем трёх кубитов в одной плоскости.
Более того, солитонная модель, по мнению исследователей, также показывает ошибочность интерпретации экспериментов, показывающих нарушение неравенств Белла. Вместо получения корректного описания картины мира, результаты этих экспериментов, якобы, показывают крах самой логики экспериментов Белла. Что, по мнению авторов, ставит под сомнение теоретические основы безопасности квантовой криптографии, основанной на эффектах Эйнштейна-Подольского-Розена.
В конце своей работы авторы приводят две возможные интерпретации солитонной модели: одну консистентную с транзакционной интерпретацией квантовой механики, а другую — полностью сочетающуюся с представлениями классической физики, гласящими, что мир един и в нём везде сохраняются свойства локальности и причинности (что отвергает многие т.н. "квантовые парадоксы").
Так, авторы ставят под сомнения правильность интерпретации нелокальности в экспериментах с запутанными состояниями.
Авторы предлагают провести эксперименты, которые должны выявить преимущество солитонной или струнной модели, а до этого считать теоретические основы квантовой криптографии недоказанными.
Следует отметить, что теоретические основы, на которые полагаются авторы, были достаточно известны ранее, уже подвергались критическим замечаниям и считаются неперспективными рядом специалистов, которые считают, что альтернативные интерпретации квантовой физики пытаются оппонировать её устаревшим или неполным моделям.
Источник: ArXiv.org: Cryptography and Security, Quantum Physics
См. также: Hard questions about quantum crypto and quantum computing
Познавательно. Мне кажется, причина в том, что в теоретической криптографии, ещё в большей степени, чем в разделах абстрактной математики нет проверяемости. Всё на уровне того, кто лучше построит модель. А вот понятие "лучше" определено не так строго. Если модель не поломана (а при отсутствии интереса она может оставаться такой довольно долго), то это всего лишь ещё одно направление абстрактных построений, которое можно изучать, развивать, как самоцель. Получается меньше понятия о "физичности" абстракций и их привязки к реальности.
комментариев: 9796 документов: 488 редакций: 5664
Интересный глюк — предыдущий комент отправлен мной под моим логином, а превратился в Гостя!
В треде упомянули ссылку на ещё один свежий срач на тему невозможности КК от Gil Kalai — вот у кого Андерсону надо поучиться. А там есть ссылка на ещё один срач. Комментарии не читал пока, из слайдов к первому срачу: одна из ключевых претензий в том, что якобы нельзя создать бесшумные (идеальные) вычисления в шумной (неидеальной) среде, т.е., исправления ошибок не спасут народ, причём Kalai пытается подвести под это фундаментальную теоретическую основу и заявить, что это какое-то фундаментальное физическое свойство. Судя по именам, в коментах отписалось много топов включая, например, Питера Шора.
В абстрактной математики рулят другие принципы, а не проверяемость. Допускается в том числе и такое, что противоречит здравому (не до конца формализованному) смыслу.
Кратко работа с моделями в физике сводится к следующему:
Это всё то, что не касается «смены парадигмы» и «научной революции». Последние, по Куну, рождаются так: идёт постепенное накопление противоречий существующих моделей/теорий с реальностью. Когда количество противоречий превышает критический предел, а понимание дозревает, скачкообразно рождается совершенно новая теория (одна или несколько). Если родилось несколько, они продолжают далее участвовать в пунктах 1-5 на своём уровне глубины.
Вышеописанное — погоня за абсолютно фундаментальной истиной теорией, это то, к чему исторически стремились. Что же касается реальности, существуют уровни детализации: грубые модели, более точные модели, самые точные и т.д. Например, в порядке увеличения фундаментальности: классическая механика, теория относительности и квантовая механика, квантовая теория поля, теория квантовой гравитации (единая теория всего). Понятно, что вы не будете описывать падение камня на землю с учётом релятивистских и квантовых поправок: это не нужно, и вы довольствуетесь классической механикой Ньютона. Однако, для надёжного расчёта GPS-навигации придётся учесть уже всю релятивистику, но вам не нужна квантовая теория поля. При расчёте того, что происходит с космическими лучами, частицами высокой энергии в ускорителях и коллайдерах приходится опускаться на уровень глубже и опираться на модель квантовой теории поля (и её приближений), но вы не встретите там ничего про квантовую гравитацию. Наконец, когда речь идёт о процессах вокруг чёрных дыр и рождении Вселенной, вы можете ставить вопрос о единой теории всего и о квантовой гравитации для точно описания происходящих процессов.
комментариев: 9796 документов: 488 редакций: 5664
Кастуется spinore для уделения беглого внимания паре публикаций:
http://arxiv.org/abs/quant-ph/0203049
http://arxiv.org/abs/1208.0034
Это типичная ересь, альтернативная физика и очередные фантастические допущения? Какие то субквантовые измерения с эквилибриумами, расширение понятие нелокальности и сразу раз — всё квантовое крипто порушено:
Вот какая-то дискуссия.
Ну, во-первых, я не вижу ничего общего между этими статьями. Первая о попытке что-то нарыть за пределами традиционной физики, вторая — подтвердить результаты стандартной физики. Из того, что обе статьи были упомянуты в одной дискуссии по ссылке, ещё ничего не следует.
Работа первая
Про первую работу, общие тех. моменты: судя по архиву, с публикациями у автора слабовато. Phys. Lett. A и J. Phys. A — журналы на грани приемлемости. Труды королевской академии наук — что-то невнятное. Вроде там бывают неплохие обзоры/работы, но это всё равно маргинально. Про всякие труды конференций с мнимым IF даже заикаться не хочетcя. Доморощенные журналы типа индийского J. Phys с IF=0.5 — ну куда это годится? Для сравнения, у PRA индекс в районе 2.5. И если PRA часто критикуют за скатывание в говно и откровенно слабые работы, то что говорить о других? Единственная серьёзная работа автора — статья в PRD. Выглядит она более солидно на фоне остальных его работ, но, опять же, я не космолог, чтобы судить.
Если прочитать введение, то все ссылки на ранние работы, все первые 7 ссылок — на самого себя, причём все до одной эти работы, как и сама обсуждаемая, без соавторов. Вам не кажется это странным? Мне сейчас неудобно и лениво пробивать его по БД ISI и scopus'а, но больше чем уверен, что с цитированиями там будет всё так же предсказуемо.
Общие впечталения — мало строгости, слишком поверхностно. Такое впечталение, что мечтатель на форум хотел написать, но написал в архив. Опять же, можно сказать, что всё было в ранних работах, которые я не смотрел, а там только «аннотация его деятельности, написанная для людей понятным языком», но сомневаюсь. Скорее всего, оно везде у него так.
Теперь по существу. Шаблон стандартен:
НЁХнечто, что не подчиняется той физике, которую мы знаем.НЁХнечто обладает свойствами такими-то и такими-то, потому что нам так хочется. Ну или у нас в носу именно вот так выковырялось на данный момент.и на α-Центавру слетать.Интересные следствия, да? Поэтому надо нашу НЁХ очень тщательно изучать, ведь она даёт именно ту сенсацию, какую мы хотели бы получить от науки.Я причём не против, иногда такой подход срабатывает, но везёт одному из миллионов. Ткачёв же не зря писал про инстантонный пузырь и прочий
бред, который активно плодится в тех теориях, которые слишком далеки от реальности. Понятно, что про раннюю Вселенную можно говорить всё, что угодно, она всё стерпит, ведь это непроверяемо. Ну, какие-то идеи очень хорошо ложатся на эксперимент, и потому считаются в космологии общепризнанными, но их очень немного, всё остальное — это той или иной степени экстраполяции. Да, достоверно известно, что современная физика — не самая общая теория нашего мира, в моменты Большого Взрыва она была другой. Соответственно, квантовая механика там была бы неприменимой. Тем не менее, есть модель инфляционной Вселенной, из которой можночто-то высосать из пальцасделать какие-то выводы, и по ещё большему угару перенести эти выводы на ту общую физику, сказав, что квантовая механика в рамках самой общей теории физики превращается именно вот в это. Это тот скользкий путь, по которому идёт теория струн, например, и др. теории квантовой гравитации.Однако, говорить что-то о физике, которой больше нет и которую мы никогда не увидим, не очень интересно. Нам бы хотелось увидеть проявления той физики в мире настоящем, сейчас существующем, поэтому автор предлагает гипотезу, что якобы в реликтовом излучении или в каких-то там ещё космических лучах да нас дошла та, ещё нестабилизировавшаяся вселенная со своей физикой, которую мы вообразили. Осталось только поднять QKD-систему в космос (что сейчас в тренде) и пытаться сломать её в опытах с космическими частицами. Точнее, сначала надо убедиться, что такие свойства этих частиц есть, а потом уже и ломать. Правда, за космическими частицами наблюдение ведётся давно, а что не смогли донаблюдать, протестировали на коллайдерах. И, по всей видимости, БАК-таки поставит точку с бозоном Хиггса и с валидностью стандартной модели, ничего концептуально нового найдено не будет. И на этом конец — всё, что за пределами физики земных ускорителей, не пронаблюдать никак, нигде во Вселенной таких энергий нет, а к чёрным дырам мы не полетим (причём, кажется, чёрных дыр для полноценного теста струнных теорий тоже маловато будет, не та у них энергия).
Короче, как по мне — то Про мелочи типа использования устаревшего матаппарата (откуда им там в физике эл. частиц знать современный?) и отсутствия ссылок на современные работы по такому направлению мысли совсем молчу.
Работа вторая
Тех. моменты: у первого автора куча работ с известными людьми, в списке литературы цитируется куча хорошо известного народа, сама статья в PRL, что как бы намекает. Естественно, никаких далеко идущих
бредаумозаключений типа взлома QKD и NP-полных задач там нет, что ничуть не удивительно. В абстракте и тексте многократно упоминаются Ozawa и Wiseman. Обе фамилии тем, кто в теме, хорошо известны.Кстати, да, Wiseman. :-) Лирическое отступление, из недавнего:
такое разочарование.— Люди же должны понимать, что если докладчик отказался, то это не означает, что вместо него поставят кого-то, не менее крутого. Так что мне, в общем-то, всё равно.
— ОК, но запомни: ты не имеешь права зафейлить доклад!
P.S. Вышеупомянутый Gil Kalai там тоже должен быть. Доклад обещает быть интересным. :)
Вроде там в статье всё понятно, или надо как-то пояснить? Жил-был на свете Гайзенберг. Во времена, когда квантовая механика ещё не была сформулирована как строгая мат. теория, народу приходилось довольствоваться суевериями, домыслами и прочей эвристикой. Базовые законы кв. механики — угадывать, следствия их — проверять на простых подручных (а других тогда не было) экспериментах. Трудно сейчас представить, как можно жить в квантовых экспериментах без лазеров, но тогда ещё даже слова такого не было. И уж, тем более, не было всяких там POVM.
Гайзенберг тогда предложил соотношение между степенью воздействия при измерении на систему и степенью увеличения неопределённости в сопряжённой величине после проведения такого измерения. Грубо говоря, чем точнее мерим координату, тем больше неопределённость наших знаний о том, каков у частицы импульс. Конечно, в
школахучебники вошло другое соотношение, известное как соотношение неопределённостей Гайзенберга, — оно связывает не то, что выше указано, а дисперсии координаты и импульса в любом квантовом состоянии. Форма обоих соотношений неопределённостей похожа: произведение величин — постоянная Планка. Ещё позже было показано, что соотношение между дисперсиями (соотношение Робертсона) можно вывести* из коммутационных соотношений между операторами координаты и импульса: [ q, p ] = ih. Эти коммутационные соотношения назвали каноническими коммутационными соотношениями (CCR — canonical commutation relations), и именно они лежат в основе современного обучения квантмеху.Что интересно, самое первое оригинальное соотношение Гайзенберга повисло в воздухе. Т.е., те величины, которые он хотел связать вместе, было непонятно, как связать воедино. В 70-ых годах на эту тему вышла статья, где было показано, что оригинальное неравенство неверно, а в 2003-ем (Ozawa) нашли, как его пофиксить: помимо произведения степени воздействия на увеличение неопределённости надо добавить ещё пару подобных членов и всё станет ОК. В общем-то, на этот момент вопрос, казалось бы, был уже закрыт, всё строго выведено и доказано. Однако, согласитесь, было бы красиво и физично поставить эксперимент, в котором в лоб продемонстрировать (для конситентности), что оригинальное соотношение Гайзенберга неверно. Ozawa и Wiseman предложили такой эксперимент, а в обсуждаемой статье PRL его осуществили и доказали очередной раз, что всё хорошо и квантовая механика правильная. Все счастливы.
P.S. К сожалению, из-за тех. причин и дедлайнов пока не хватает времени вернуться к нормальной жизни. Я ещё в юмор собирался про Белла ответить и про оракулы, даже материал подготовил, но написать не успел. Как найду время, так сразу. Июль выпал практически полностью; надо бы перечитать форум за последний месяц, чтобы отреферировать полезное.
*Вывод достаточно прост. Возьмём вектор | φ 〉 = A | ψ 〉, где A — произвольный оператор, и домножим его на сопряжённый:
[ 0 1]
[-1 0]
домноженная на единицу, а вторая — матрица ковариций, на диагонали которой стоят дисперсии. Если это выражение упростить, то получаем окончательное соотношение неопределённостей между координатой и импульсом в виде: detV ≥ h2/4 (вроде бы так). Обычно единицы меняют так, чтобы постоянная Планка h = 1. Для случая n частиц всё выводится аналогично и получается, кажется, dev V ≥ 2-2n. Пользуясь знанием того, чему равен коммутатор между координатой и импульсом, потенциально можно вывести соотношение неопределённостей между любыми другими двумя операторами (за исключением энергии и времени, но это отдельная история), поскольку любой оператор (как обычно полагают), может быть разложен в ряд по степеням qn pm.
комментариев: 9796 документов: 488 редакций: 5664
комментариев: 9796 документов: 488 редакций: 5664
Why bouncing droplets are a pretty good model of quantum mechanics, http://arxiv.org/abs/1401.4356
Но это другой Андерсон.
Подумалось: есть, например, теория колебаний. Там изучается то, что присуще любому колебательному процессу, где бы он ни происходил. Есть волновое уравнение, которое описывает тысячи разных типов волн, имеющих самое разное происхождение. То же касается диффузионного уравнения, уравнения Фоккера-Планка и многих других. Что из того, что что-то волновое ощущается за квантмехом? Теперь назвать его в честь этого гидродинамикой? Или маятниками на стержнях? Все эти параллелизмы между разными уравнениями изучены вдоль и поперёк, но если вдруг два явления описываются похожими (или даже идентичными) уравнениями, это ещё не значит, что одно есть другое. Гравитационный потенциал ~ 1/r2, кулоновский тоже, поэтому давайте теперь объявим силу притяжения разновидностью электростатической, у которой заряд связан с гравитационной постоянной — вот такая логика у Андерсона. Т.е. какая-то совсем базовая физическая безграмотность.
Насколько одно "есть" другое определяется именно простотой получающегося описания. ;)
"Не следует умножать сущности без необходимости"
комментариев: 9796 документов: 488 редакций: 5664
Поглядел на их слайды. На стр. 27 ссылаются на работы:
- PRL-1
- PRL-2
- PNAS.
Последняя набрана в ворде, что особенно умиляет.В заключении к PRL-1:
В заключении к PRL-2:
Т.е. пишут не так размашисто, как Адерсон, а поаккуратнее, замахиваясь, но интересней другое: наконец, подтянулись собственно специалисты по жидкостям (судя по афиллиациям), которые к первому PRL в архив написали опровержение, в котором заявили, что
- Им не удалось воспроизвести результаты описанных в PRL экспериментов.
- Даже если бы удалось воспроизвести результаты, их интерпретация могла бы быть иной, а, соответственно, и выводы тоже (там дебри с статистическими методами доказательства, вникать не стал).
Опровержение пока никуда не принято, но можно подождать, они только в апреле написали, 2 месяца прошло.Наконец, на последнем слайде:
В общем, авторы начали чуть аккуратнее маскировать свои претензии, нет уже предреканий тотального взлома всего и вся, уже и QKD не упоминается, и т.д.
Интересно, Ааронсон с тех пор больше ничего на эту тему не писал? А то я не слежу за его блогом.
P.S. Квантовая механика: мифы и факты. Местами аргументы тривиальны, но много что правильно подмечено. Про виртуальные частицы повеселило — действительно, всё так и есть, очень живучий миф.