مکانیک کوانتومی دوگانه و پیامدهای آن برای حکمرانی کوانتومی

در مقاله‌ای با عنوان «مکانیک کوانتومی دوگانه» که در ژورنال «arXiv» منتشر شده است، نویسندگان یک گسترش نوآورانه به مکانیک کوانتومی متعارف معرفی می‌کنند که نه تنها سیستم‌های فیزیکی بلکه پیکربندی‌های هندسی دستگاه‌های اندازه‌گیری و تبدیلات چارچوب مرجع را نیز به حالت‌های کوانتومی درمی‌آورد. با انگیزه‌ی پیش‌بینی این که تقارن‌های نسبیتی ممکن است خود خواص کوانتومی در یک نظریه‌ی کامل جاذبه‌ی کوانتومی پیدا کنند، نویسندگان این ایده را با جایگزینی گروه تقارن کلاسیک چرخش‌های فضایی $SU(2)$ با هم‌ارز کوانتومی تغییر شکل‌یافته‌ی آن $SU_q(2)$ فرمالیزه می‌کنند. این تعمیم پیچیده حالت‌های هندسی را به‌عنوان عناصر یک فضای هیلبرت در نظر می‌گیرد و تبدیل‌های فضایی را به‌عنوان عملگرهای کوانتومی نمایش می‌دهد. نتیجه‌ی عمیق این چارچوب این است که مفهوم احتمال - که به‌طور سنتی یک مقدار اسکالر است - به یک عملگر خود الحاقی تبدیل می‌شود که بر فضای هیلبرت هندسی عمل می‌کند و ویژگی‌های نوین غیرکلاسیکی ذاتی را معرفی می‌کند. با ساختن حالت‌های هندسی نیمه‌کلاسیک که تقریب‌گر پیکربندی‌های کلاسیک هستند، نویسندگان عدم‌قطعیتی ذاتی در تراز کردن چارچوب‌های مرجع فضایی کشف می‌کنند که نشان از یک حالت ابهام غیرقابل اجتناب حتی وقتی بی‌نهایت کیوبیت مبادله می‌شود، دارد. این تفاوت عمده‌ای با چارچوب‌های کلاسیک $SU(2)$ دارد و به محدودیت‌های بنیادی در پروتکل‌های تراز کردن ناظر اشاره می‌کند که ریشه در ماهیت کوانتومی فضا دارد.

از دیدگاه حکمرانی کوانتومی، بینش‌های مکانیک کوانتومی دوگانه پیامدهای عمیقی برای مدیریت و کنترل اطلاعات کوانتومی و فرایندهای اندازه‌گیری در فناوری‌های کوانتومی نسل بعدی و چارچوب‌های سیاست‌گذاری دارد. مفاهیم کلیدی مانند بررسی کوانتومی چارچوب‌های مرجع و طبیعت عملگر-ارزش احتمال نشان می‌دهند که مدل‌های حکمرانی باید عدم‌قطعیت‌های ذاتی را مدنظر قرار دهند که نمی‌توان آنها را با تخصیص بیشتر منابع یا افزایش ارتباطات از بین برد. این ابهام ذاتی در تراز کردن فریم ممکن است نیازمند استانداردها و پروتکل‌های جدیدی برای ارتباطات و زیرساخت‌های رمزنگاری کوانتومی باشد، که اطمینان می‌دهد قابل اطمینان هستند حتی با وجود حالت‌های هندسی به‌طور بنیادی احتمالی. علاوه بر این، سیاست‌هایی که مبادله‌ی اطلاعات کوانتومی را تنظیم می‌کنند باید به فرمالیسم گروه‌های کوانتومی مانند $SU_q(2)$ بپردازند تا اثرات این ابهام‌ها را پیش‌بینی و به کار گیرند، به‌جای این که آنها را به‌عنوان نویز یا خطا تلقی کنند. از دیدگاه مدیریتی، ادغام این نتایج نظری راهی برای طراحی سیستم‌های حکمرانی کوانتومی فراهم می‌کند که در برابر عدم‌قطعیت‌های هندسی کوانتومی مقاوم هستند و اصول تقارن‌ کوانتومی را در هسته‌ی خود جای داده‌اند، و به‌طور بالقوه امنیت، هماهنگی و عدالت را در معماری‌های تصمیم‌گیری کوانتومی توزیع شده بهبود می‌بخشند.