Многие задачи статистической физики, классической и квантовой теории информации, и в частности, квантовой криптографии, имеют много общего, поскольку сводятся к обработке экспоненциально больших множеств. Показано, что имеется глубокая связь между размещением бозонов по энергетическим уровням и числом коллизий случайного блочного шифра. Получена явная аналитическая оценка числа коллизий случайного блочного шифра – число коллизий оказывается равным числу пустых уровней при размещении бозонов по уровням. Число коллизий имеет практический интерес, поскольку определяет трудоемкость поиска ключей при их продвижении по квантовой сети.
Многие задачи статистической физики, классической и квантовой теории информации, и в частности, квантовой криптографии, имеют много общего, поскольку сводятся к обработке экспоненциально больших множеств. Показано, что имеется глубокая связь между размещением бозонов по энергетическим уровням и числом коллизий случайного блочного шифра. Получена явная аналитическая оценка числа коллизий случайного блочного шифра – число коллизий оказывается равным числу пустых уровней при размещении бозонов по уровням. Число коллизий имеет практический интерес, поскольку определяет трудоемкость поиска ключей при их продвижении по квантовой сети.
Протоколы квантовой криптографии на когерентных состояниях представляют интерес из-за простоты практической реализации. Но доказательство стойкости против всех атак для таких протоколов может быть непростым из-за затухания в линии связи, которое может быть использовано перехватчиком. В этой работе строится атака на протокол квантовой криптографии на боковых частотах, которая обобщает атаку разделением по числу фотонов. Анализируется эффективность атаки, в том числе в условиях отсутствия у перехватчика квантовой памяти.
Первая не решенная до сих пор проблема теоретической физики – проблема квантовой гравитации – предполагает построение единой теории, объединяющей общую теорию относительности и квантовую теорию. До сих пор все предпринятые попытки ее построения не увенчались успехом. Но похоже, что один специфический ответ на этот вопрос существует, хотя в силу своей природы он не находился в центре внимания исследователей. Анализ логических проблем квантовой теории приводит к обнаружению общих логических оснований теории относительности и квантовой механики. Оказывается, логическая структура обеих дисциплин основывается на конструкции ортомодулярной решетки, а не булевой алгебры, характерной для классической физики. С другой стороны, учитывая, что и квантовая теория, и теория относительности представляют собой неклассические дисциплины, общая для квантовой теории и релятивистской теории ортомодулярная логическая структура, лежащая в основании квантовой логики и каузальной логики пространства-времени, может расцениваться как логическое основание неклассической науки в целом, как характерный признак неклассического типа научной рациональности, позволяющей учитывать связи между знаниями об объекте и характером средств и операций деятельности. Конструкция ортомодулярной решетки используется также и в релятивистской квантовой теории. В этом случае, как показано, например, в работе Марка Хэдли «Логика квантовой механики, выведенная из классической общей относительности» [Hadley, 1997], разумные допущения о роли измерительного прибора приводят к ортомодулярной решетке высказываний, характерной для квантовой логики. При этом ортомодулярная решетка не закладывается в основание теории, но обнаруживается в процессе исследования при детальном анализе. Она присутствует и в квантовой теории, и в теории относительности. Но может ли она лечь в основу единого формализма, дающего решение проблемы квантовой гравитации? Скорее всего, наличие ортомодулярной решеточной структуры в недрах квантовой теории и теории относительности является следствием неклассического характера этих дисциплин: отсутствие выделенной импликации (кондиционала) в ортомодулярной решетке (как показано в работе [Kalmbach, 1974], существует как минимум пять подобных кондиционалов) указывает на необходимость контроля за особенностями наших наблюдений, поскольку неявный выбор «импликативной» связи между квантовыми высказываниями способен повлиять на результаты наблюдения. DOI: 10.21146/2074-1472-2018-24-2-78-84
Цель работы – учитывая, что студенты бакалавриата не имеют представление о комплексных числах и комплексных функциях, отметить, что осмысленный отбор квантово-механических операторов дает возможность получить некоторые выводы, которые невозможно предсказать, не используя математический аппарат и способствует ограничению числа постулатов, составляющих основу теории, а также – показать некоторые упрощения, ошибки(опечатки), допускаемые при рассмотрении операторов в квантовой механике и в квантовой химии. Рассмотрен минимум знаний по комплексным (мнимым) числам. Для наглядности и осознанного восприятия рассматриваемого вопроса развернуто и подробно выведен оператор импульса как для одномерного случая, так и для пространственных координат. Выведены и объяснены операторы Лапласа, Гамильтона. Рассмотрено волновое уравнение в операторной форме. Проведен анализ. Исправлены опечатки и маленькие ошибки некоторых авторов.
Согласно устоявшейся точке зрения, сознание или в более широком плане ментальная активность тем или иным образом связаны с функционированием материального мозга. Поскольку квантовая теория является наиболее фундаментальной теорией материи, законным образом встает вопрос о том, может ли квантовая теория помочь нам в понимании природы сознания. Далее мы рассмотрим целый ряд предложенных в последнее десятилетие программных подходов, отвечающих на этот вопрос утвердительно. Заранее следует отметить, что в их разработке принимались различные эпистемологические допущения, при этом исследователи обращались к разным нейрофизиологическим уровням описания, и применение квантовой теории осуществлялось различными способами. Разбирая каждую из концепций, мы в равной мере отметим ее сильные и слабые стороны.
Считается, что естественные науки исключают возможность произвольного вмешательства в действие законов природы, в связи с чем существование свободы выбора и свободы воли ставится под вопрос. В статье представлено решение этой проблемы на основе квантовой теории. На примере простейшего эксперимента о движении частиц в магнитном поле показано, что в микроскопических процессах свободные решения – то есть решения, не предопределённые никаким алгоритмом природы – происходят постоянно в полном соответствии с законами физики. Эта «квантовая неопределенность», понимаемая как объективная многовариантность будущего, обнаруживает место для свободного выбора в физической картине мира. При этом свобода не противоречит детерминированным законам природы, а дополняет их в соответствии с нормами общечеловеческой этики. Соответственно принцип «психологического детерминизма» Рубинштейна-Брушлинского уточняется на основе квантово-теоретического понятия о вероятностной предопределенности. Статистические закономерности свободных решений при этом описываются обычными математическими средствами квантовой теории. Представленная концепция соотнесена с механизмом самоорганизации сложных систем, экспериментами по нейрофизиологическому предупреждению произвольных решений, а также со свободой выбора в других формах жизни.
На основе системы уравнений квантовой гидродинамики для поляризованного конденсата Бозе – Эйнштейна в третьем порядке по радиусу взаимодействия исследована дисперсия элементарных возбуждений. Аналитически получен закон дисперсии. Исследован вклад поляризации в дисперсию моды Боголюбова. Показано, что в конденсате Бозе – Эйнштейна, атомы которого обладают электрическим дипольным моментом, возникает новый тип элементарных возбуждений, вызванных эволюцией поляризации.