Когато Миле Гу обуе новия си компютър, той може да види бъдещето. Поне 16 възможни негови версии - всички едновременно.
Гу, доцент по физика в Технологичния университет Нанянг в Сингапур, работи в квантовите изчисления. Този клон на науката използва странните закони, които управляват най-малките частици на Вселената, за да помогнат на компютрите да изчисляват по-ефективно.
За разлика от класическите компютри, които съхраняват информация като битове (двоични цифри или 0 или 1), квантовите компютри кодират информация в квантови битове или кубити. Тези субатомни частици, благодарение на странните закони на квантовата механика, могат да съществуват в суперпозиция от две различни състояния едновременно.
Точно както хипотетичната котка на Шрьодингер е била едновременно мъртва и жива, докато някой не отвори кутията, един кубит в суперпозиция може да бъде равен на 0 и 1, докато не бъде измерен. Съхраняването на множество различни резултати в един кубит може да спести тон памет в сравнение с традиционните компютри, особено когато става въпрос за извършване на сложни прогнози.
В проучване, публикувано на 9 април в списанието Nature Communications, Гу и колегите му демонстрираха тази идея, използвайки нов квантов симулатор, който може да прогнозира резултатите от 16 различни бъдещи (еквивалент на, да речем, прехвърляне на монета четири пъти подред) в квантова суперпозиция. Тези възможни фючърси бяха кодирани в един фотон (квантова частица светлина), който се движеше по няколко пътища едновременно, докато преминаваше през няколко сензора. След това изследователите отидоха една стъпка по-нататък, изстрелвайки два фотона един до друг и проследявайки как се различават потенциалните фючърси на всеки фотон при малко различни условия.
"Това е нещо като доктор Стрейндж във филма" Отмъстителите: Безкрайна война ", Гу каза пред Live Science. Преди кулминационна битка в този филм, ясновидещият доктор очаква с нетърпение навреме, за да види 14 милиона различни бъдещи, надявайки се да намери този, в който героите побеждават големия бади. "Той прави комбинирано изчисляване на всички тези възможности, за да каже:" Добре, ако промените решението си по този малък начин, колко ще се промени бъдещето? " Това е посоката, към която се движи нашата симулация. "
Прелистване на квантова монета
Изследователите тествали своя квантов прогнозен двигател, използвайки класически модел, наречен изтръпната монета.
"Представете си, че има кутия, а вътре е една-единствена монета", каза Гу. „На всяка стъпка от процеса някой малко разклаща кутията, така че монетата има малка вероятност да се обърне.“
За разлика от традиционното хвърляне на монети, при което резултатът винаги има еднакъв шанс да бъде или глава, или опашки, резултатът от всяко изтласкано разпръскване на монетата зависи от състоянието, в което е била монетата по време на предишната стъпка. Ако например монетата се обърна от главата към опашките по време на третото разклащане на кутията, тогава четвъртото разклащане вероятно ще остане опашки.
Изследователите изпълниха две различни версии на експеримента с монети, едната, в която кутията беше завъртена малко по-силно, а другата с по-слаби монети. Във всеки експеримент, кутията се премества четири пъти, като предоставя 16 възможни комбинации от глави и опашки. След четвъртата стъпка, екипът кодира суперпозицията си от всички 16 резултата в един фотон, като едновременно показва вероятността за всеки възможен резултат въз основа на силата, с която кутията е разклатена.
Накрая екипът комбинира суперпозициите на силно разклатената монета и слабо разклатената монета, за да създаде една главна карта на възможните бъдещи.
"Това ни показа колко бързо се разминават фючърсите в зависимост от това колко силно разтърсих кутията при всяка стъпка", каза Гу.
В момента ограниченията в изчислителната мощност означават, че симулаторът на екипа може да разглежда само 16 възможни бъдещи. Един ден обаче, тъй като квантовите компютри стават все по-големи, по-мощни и по-често срещани, симулатори като този могат да бъдат разширени, за да видите безкрайно много бъдещи наведнъж, каза Гу. Това би могло да помогне за неща като прогноза за времето или да прави по-информирани инвестиции на фондовия пазар. Дори би могло да помогне за подобряване на машинното обучение, което е свързано само с преподаването на изкуствен интелект, за да се правят по-добри и по-добри прогнози.
Всичко това е "силно проучвателно", добави Гу и ще изисква много допълнителни експерименти, за да разбере всички приложения на квантовия симулатор. Уви, собствената съдба на този ясновиден компютър е едно бъдеще, което остава загадка.
