Как квантовите компютри могат да убият стрелката на времето

Pin
Send
Share
Send

Нова техника за квантови изчисления може да отвори целия ни модел за това как се движи времето във Вселената.

Ето какво дълго изглеждаше истина: Времето работи в една посока. Другата посока? Не толкова.

Това е вярно в живота. (Вторник се прехвърля в сряда, 2018 г. през 2019 г., младостта към старостта.) И това е вярно в класическия компютър. Какво означава това? Много по-лесно е малко софтуер, работещ на вашия лаптоп, да предвиди как сложна система ще се движи и развива в бъдеще, отколкото е да пресъздаде миналото си. Свойство на Вселената, което теоретиците наричат ​​„каузална асиметрия“, изисква тя да изисква много повече информация - и много по-сложни изчисления - да се движи в една посока във времето, отколкото да се движи в другата. (Практически погледнато, напредването във времето е по-лесно.)

Това има последствия от реалния живот. Метеоролозите могат да направят сравнително добра работа да предскажат дали ще вали след пет дни въз основа на днешните данни от радарите за времето. Но попитайте същите метеоролози, за да разберат дали вали преди пет дни, използвайки днешните радарни изображения? Това е много по-трудна задача, изискваща много повече данни и много по-големи компютри.

Теоретиците на информация отдавна подозират, че причинната асиметрия може да бъде основна характеристика на Вселената. Още през 1927 г. физикът Артър Едингтън твърди, че тази асиметрия е причината да се движим само напред във времето и никога назад. Ако разбирате Вселената като гигантски компютър, който непрекъснато изчислява пътя си във времето, винаги е по-лесно - по-малко ресурсоемко - нещата да се движат напред (причина, после ефект), отколкото назад (ефект, след това причината). Тази идея се нарича „стрелата на времето“.

Но нов документ, публикуван на 18 юли в списание Physical Review X, отваря вратата към възможността тази стрелка да е артефакт на изчисленията в класически стил - нещо, което ни се струва само поради ограничените ни инструменти.

Екип от изследователи откриха, че при определени обстоятелства причинната асиметрия изчезва вътре в квантовите компютри, които изчисляват по съвсем различен начин - за разлика от класическите компютри, в които информацията се съхранява в едно от двете състояния (1 или 0), при квантовите компютри информацията се съхранява в субатомни частици, които следват някои причудливи правила и така всеки може да бъде в повече от едно състояние едновременно. И още по-съблазнително, тяхната статия насочва пътя към бъдещи изследвания, които биха могли да покажат причинно-следствена асиметрия, всъщност изобщо не съществува във Вселената.

Как е така?

Много подредени и много случайни системи се предвиждат лесно. (Помислете за махалото - поръчано - или облак газ, запълващ стая - неуредичен.) В този документ изследователите разгледаха физическите системи, които имат ниво на разстройство и случайност на златоногите - не твърде малко и не твърде много. (Значи, нещо като развиваща се метеорологична система.) Това е много трудно за разбирането на компютрите, каза съавторът на изследването Джейн Томпсън, теоретик по сложност и физик, изучаващ квантовата информация в Националния университет в Сингапур.

По-нататък те се опитаха да разберат миналото и бъдещето на тези системи, използвайки теоретични квантови компютри (без физически компютри). Тези модели на квантовите компютри не само използват по-малко памет от класическите компютърни модели, каза тя, те са успели да се движат във всяка посока през времето, без да използват допълнителна памет. С други думи, квантовите модели не са имали причинно-следствена асиметрия.

„Макар и класически, може да е невъзможно процесът да върви в една от посоките“, казва Томпсън на Live Science, „нашите резултати показват, че„ квантово механично “процесът може да върви във всяка посока, използвайки много малко памет“.

И ако това е вярно в квантовия компютър, това е вярно във вселената, каза тя.

Квантовата физика е изследване на странните вероятностни поведения на много малки частици - всички много малки частици във Вселената. И ако квантовата физика е вярна за всички части, които съставят Вселената, това е вярно и за самата Вселена, дори ако някои от по-странните й ефекти не винаги са очевидни за нас. Така че, ако квантовият компютър може да работи без каузална асиметрия, тогава и Вселената.

Разбира се, виждането на поредица от доказателства за това как квантовите компютри ще работят един ден не е едно и също нещо, както да видите ефекта в реалния свят. Но ние все още сме много далеч от квантовите компютри, достатъчно напреднали, за да управляваме вида на моделите, които този документ описва, казаха те.

Нещо повече, каза Томпсън, това изследване не доказва, че няма никоя причинна асиметрия никъде във Вселената. Тя и нейните колеги показаха, че няма асиметрия в шепа системи. Но е възможно, каза тя, че има някои квантови модели с голи кости, при които се появява някаква причинно-следствена асиметрия.

"Аз съм агностик по този въпрос", каза тя.

За сега.

Следващата стъпка за това изследване, според нея, е да се отговори на този въпрос - да се установи дали причинната асиметрия съществува във всеки квантов модел.

Тази книга не доказва, че времето не съществува или че един ден ще можем да се промъкнем назад през него. Но изглежда показва, че един от основните градивни елементи на нашето разбиране за време, причина и следствие, не винаги работи по начина, по който учените отдавна са приели - и може да не работи по този начин. Какво означава това за формата на времето и за нас, все още е нещо от открит въпрос.

Истинската практическа полза от тази работа, според нея, е, че по този начин квантовите компютри по пътя може да са в състояние лесно да пускат симулации на неща (като времето) във всяка посока във времето, без сериозни затруднения. Това би било морска промяна от сегашния свят на класическото моделиране.

Pin
Send
Share
Send