next up previous
Next: Syntese Up: No Title Previous: Kompleksitet

Sammenfiltring

Kvantemekanikken er kronjuvelen i fysikernes skaperverk, og trolig det mest subtile vitenskapen har produsert. Likevel har teorien hatt stor teknologisk betydning, eksemplifisert ved den pågående data- og kommunikasjonsrevolusjonen. Dagens elektroniske `mirakler' er trolig kun forløpere for en erkjennelsesmessig og teknologisk revolusjon som bare såvidt har begynt. Vi har ennå ikke klart å utnytte potensialet i oppdagelsen av at verden er sammenfiltret. Det er en mannsalder siden Schrödinger innså at `sammenfiltringen' (`verschränkung', `entanglement') av tilstander er essensen av kvantemekanikk. Artikkelen fra 1935 (og ideen) er udødeliggjort av et lite avsnitt som omhandler helsen til en katt. Men det er først de siste årene fysikere har begynt å betrakte dette som en potensiell ressurs, spesielt for informasjonsbehandling.

Kvante-informasjon, -kommunikasjon og -kalkulasjon (KVIKK), ofte kalt `kvante-computing', er basert på det faktum at all informasjon er fysisk, og at mulighetene for informasjonsbehandling derfor er fullstendig bestemt av de fysiske lover som materien er underlagt. Bytter vi ut klassisk mekanikk med kvantemekanikk bytter vi også ut Shannons klassiske teoremer om databehandling med nye, til dels ukjente muligheter. Fordi den kvantemekaniske verden er sammenfiltret kan korrelasjonene mellom bestanddelene være mye sterkere enn i klassiske systemer. Et kvantefysisk system kan derfor `parallellprosessere' (beregne samtidig) alle mulige utfall av en algoritme (alle mulige verdier av en funksjon). For eksempel kan primtallsfaktorisering med en kvanteprosessor utføres eksponensielt raskere enn på en klassisk regnemaskin, i prinsippet. Men ingen slik maskin eksisterer ennå.

For fysikere er det ikke bare realiseringen av gamle tankeeksperimenter som gjør KVIKK-aktivitetene spennende; vi tvinges også dypere inn i kvantemekanikken. Kryssbefruktningen mellom informasjonsteknologi, informasjonsteori og kvantefysikk produserer nye begreper som fysikere bruker for å analysere de sterkt sammenfiltrede grunntilstandene som dukker opp overalt i kvantefysikken. Vi kan i dag nærmest skreddersy nye materialer, som ved passende valg av geometri og sammensetning for alle praktiske formål kan ha mindre enn tre dimensjoner (to, en og null).

I lave dimensjoner blir frihetsgradene mer sammenfiltret, og uendelige hierarkier av nye `vakuum- tilstander' er mulige, med tilhørende `elementærpartikler', f.eks. såkalte `anyoner'. Disse systemene er derfor flotte laboratorier for å rendyrke `quantum weirdness'. Slike `meta-univers' (`univers av universer') kan ha sine egne `meta-symmetrier' hvor de forskjellige `universene' speiles i hverandre under `dualitetstransformasjoner' (se figur 10). Disse symmetriene ble opprinnelig oppdaget i matematikken for elliptiske kurver ('smultringer') i kjølvannet av Abels dype innsikter i algebraisk geometri. Idéene er hentet fra strengteori - et godt eksempel på naturens parsimoniske natur; en god mekanisme kan resirkuleres på mange forskjellige områder, selv om systemene er adskilt med over 20 dekader i energi.

Et mer konvensjonelt eksempel er `spontane symmetribrudd' som gir fotonet masse i superledere (som derfor blir ugjennomtrengelige for magnetfelt), og som gir masser til W- og Z-bosonene i Standardmodellen slik at vi bare har én type lys.

Slike kryssbefruktninger mellom høy- og lav energifysikk har spilt, og spiller fortsatt, en viktig rolle i fysikk, og vitner om fagets innebygde enhet og harmoni.


next up previous
Next: Syntese Up: No Title Previous: Kompleksitet
\ivin Holter
8/5/2003