No princípio era o Bit
The foundation of reality: information or quantum mechanics?
Posted: 17 May 2009 09:10 PM PDT
The nature of information is the key question for those pondering the laws of physics
We've all come across the mind-blowing weirdness of quantum mechanics; that it makes its predictions in probabilistic rather them deterministic form, that it does not allow unknown states to be copied and that one quantum object can instantly influence another regardless of the distance between them, but not in a way that allows faster-than-light communication.
That's one helluva a theory and in recent years physicists have discovered an entire class of theories that do the same kind of thing. The question is which one do we choose?
A few can be ruled out because they simplify various computational tasks in implausible ways. But the rest have seemed more or less equivalent. Until now.
Marcin Pawlowski at the University of Gdansk in Poland and a few pals say that the addition of a single additional consideration, quickly and easily separates the non-physical theories from the physical ones.
The idea is based around information and can be stated simply. The rule is this: the sending of "m" classical bits causes an information gain of, at most, "m" bits.
It sounds bewilderingly simple and perhaps it is. Pawlowski and co say that without this principle, non-physical theories allow extra information to be sent. They point out that the rule applies only to classical bits. In the real quantum world, extra infromation can be sent using the ideas of super dense coding.
The team say because the idea distinguishes between physical and non-physical versions of quantum mechanics, it must be a fundamental property of the universe.
Perhaps. The problem with this argument is that the new rule so far gives no insight into the nature of quantum mechanics (or information) and seems to have no predictive power. That's not going to be much use to anybody.
The truth is that this team is not the first to consider the role that information plays in quantum mechanics.
There are no shortage of theorists who recognise the problem of understanding the nature of information as the outstanding mystery of our era.
Various teams are wrestling with the problem of producing a quantum version of Shannon's Theory of Communication which describes how a classical message created at one point in space can be recreated at another. The problem is how to describe in very general terms the rules that govern how a quantum message created at one point in space can be recreated at another.
Others are attempting to redraw the laws of quantum mechanics in terms of quantum information alone.
Roy Frieden at the University of Arizon in Phoenix, has already derived the laws of physics, including the Schrodinger equation, using the powerful idea of Fisher information (although the method has not produced the kind of predictions needed to make it mainstream).
All this work stems from the growing realisation that it is not the laws of physics that determine how information behaves in our Universe, but the other way round. The implication is extraordinary: that somehow, information is the ghostly bedrock of our Universe and from it, all else is derived. That really is mind-blowing.
Ref: arxiv.org/abs/0905.2292: A New Physical Principle: Information Causality
Nós todos entrar em toda a mente-blowing weirdness da mecânica quântica, que faz a sua previsão probabilística, em vez deles deterministic forma, que não permitem desconhecido para ser copiado e afirma que um objeto quântico pode influenciar outra instantaneamente, independentemente da distância entre eles, mas não de uma forma que permita que mais rápido do que luz comunicação.
Isso é um helluva uma teoria e, nos últimos anos físicos já descobriram uma classe inteira de teorias que fazer o mesmo tipo de coisa. A questão é que temos uma escolha?
Alguns podem ser excluída porque simplificam diversas tarefas computacionais em implausível maneiras. Mas o resto parecia ter mais ou menos equivalentes. Até agora.
Marcin Pawlowski, da Universidade de Gdansk, na Polónia e alguns amigos dizem que a adição de uma única consideração adicional, de forma rápida e fácil separa os não-físicos teorias da física queridos.
A ideia baseia-se em torno de informações e pode ser simplesmente declarou. A regra é esta: o envio de "m" clássica bits provoca um ganho de informação, no máximo, "m" bits.
Parece bewilderingly simples e talvez seja. Pawlowski e co dizer que sem este princípio, não são teorias físicas permitem informação extra para ser enviado. Eles apontam que a regra se aplica apenas aos clássicos bits. No mundo real quântica, extra infromation podem ser enviadas através das idéias de super densa codificação.
A equipe diz, porque a ideia de uma distinção entre físico e não físico versões da mecânica quântica, esta deve ser uma propriedade fundamental do universo.
Talvez. O problema com este argumento é que a nova regra até agora não dá insight sobre a natureza da mecânica quântica (ou informação) e parece não ter qualquer poder preditivo. Isso não vai ter muita utilidade para ninguém.
A verdade é que esta equipa não é o primeiro a analisar o papel que a informação desempenha na mecânica quântica.
Não há escassez de teóricos que reconhecer o problema de compreensão da natureza das informações que o mistério de nossa era notável.
Várias equipes estão lutando com o problema de produzir uma versão quântica de Shannon da Teoria da Comunicação, que descreve como uma clássica mensagem criada em um ponto no espaço pode ser recriado em outra. O problema é a forma de descrever em termos muito gerais, as regras que regem a forma como um quantum mensagem criada em um ponto no espaço pode ser recriado em outra.
Outros estão a tentar redesenhar as leis da mecânica quântica em termos de informação quântica sozinho.
Roy Frieden da Universidade de Arizon em Phoenix, já derivadas as leis da física, incluindo o Schrodinger equação, utilizando a poderosa idéia de Fisher informação (embora o método não produziu o tipo de previsões necessárias para tornar mainstream).
Todo este trabalho decorre da crescente realização que não é as leis da física que determinam como a informação comporta em nosso Universo, mas em sentido inverso. A implicação é extraordinária: de que, de alguma, a informação é o alicerce espiritual de nosso universo e com ela, tudo é derivado. Isso realmente é mind-blowing.
Ref: arxiv.org/abs/0905.2292: um novo princípio físico: Informação Causalidade
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