كم نسخة نحتاج لقياس الفوضى؟ ✛ ✎
تشبه الحالة الكمومية ندفة ثلج هشّة: بمجرد لمسها تتغير. لمعرفة مدى عدم قابليتها للتنبؤ، يقيس الفيزيائيون الإنتروبيا. وللقيام بذلك، يحتاجون إلى نسخ من الحالة — مثل عدة ندف ثلج متطابقة لفحصها تحت عدسة مكبرة. لكن كل نسخة تُدمَّر بعد القياس.
الآن، كادت الهوة أن تختفي. ابتكر العلماء خوارزمية تتطلب عددًا من النسخ يساوي تمامًا الحد الأدنى النظري. الأمر وكأنك وجدت طريقة لقياس درجة الحرارة دون كسر مقياس الحرارة بعد كل استخدام.
السر يكمن في الجمع بين أسلوبين. أولاً، من عدة نسخ يتم رسم صورة تقريبية للحالة — مثل رسم أولي لبورتريه. ثم تُحسَّن هذه الصورة باستخدام حيلة ذكية: تمثيل الحالة كجزء من حالة نقية أكبر. هذا يسمح باستخراج معلومات أكثر من كل نسخة.
في السابق، كان من غير الواضح ما إذا كان يمكن بلوغ الحد الأدنى النظري. الآن أصبح واضحًا: يمكن. وإذا اقترح أحدهم طريقة بعدد نسخ أقل، فسيتعارض ذلك مع ميكانيكا الكم.
إنتروبيا ريني من الرتبة 2 تساوي سالب لوغاريتم نقاء الحالة، ويمكن قياسها مباشرة باستخدام اختبار SWAP على نسختين، ولكن بالنسبة للرتبة التعسفية α يجب ابتكار مخططات أكثر تعقيدًا.
في قصة تيد تشانغ «قصة حياتك»، يدرك الأجانب الزمن بشكل غير خطي، وهو ما يمكن مقارنته بالتشابك الكمومي حيث تكون المعلومات حول النظام موزعة غير محليًا، وإنتروبيا التشابك هي مقياس لهذه اللامحلية.