Kiedy Mile Gu uruchamia swój nowy komputer, widzi przyszłość. Co najmniej 16 możliwych wersji - wszystkie jednocześnie.
Gu, adiunkt fizyki na Nanyang Technological University w Singapurze, pracuje w dziedzinie obliczeń kwantowych. Ta gałąź nauki wykorzystuje dziwne prawa rządzące najmniejszymi cząsteczkami wszechświata, aby pomóc komputerom w bardziej wydajnym obliczaniu.
W przeciwieństwie do klasycznych komputerów, które przechowują informacje jako bity (cyfry binarne 0 lub 1), komputery kwantowe kodują informacje w bity kwantowe lub kubity. Te cząsteczki subatomowe, dzięki dziwnym prawom mechaniki kwantowej, mogą istnieć w superpozycji dwóch różnych stanów jednocześnie.
Tak jak hipotetyczny kot Schrödingera był jednocześnie martwy i żywy, dopóki ktoś nie otworzył pudełka, kubit w superpozycji może być równy zarówno 0, jak i 1, dopóki nie zostanie zmierzony. Przechowywanie wielu różnych wyników w jednym kubicie może zaoszczędzić mnóstwo pamięci w porównaniu do tradycyjnych komputerów, szczególnie jeśli chodzi o dokonywanie skomplikowanych prognoz.
W badaniu opublikowanym 9 kwietnia w czasopiśmie Nature Communications, Gu i jego koledzy zademonstrowali ten pomysł za pomocą nowego symulatora kwantowego, który może przewidzieć wyniki 16 różnych przyszłości (odpowiednik, powiedzmy, rzutu monetą cztery razy z rzędu) w superpozycja kwantowa. Te możliwe przyszłości zostały zakodowane w pojedynczym fotonie (kwantowej cząsteczce światła), który poruszał się wieloma ścieżkami jednocześnie, przechodząc przez kilka czujników. Następnie naukowcy poszli o krok dalej, wystrzeliwując dwa fotony obok siebie i śledząc, w jaki sposób potencjalna przyszłość każdego fotonu różni się w nieco innych warunkach.
„To trochę jak Doktor Strange w filmie„ Avengers: Infinity War ””, Gu powiedział Live Live. Przed kulminacyjną bitwą w tym filmie jasnowidz lekarz czeka na czas, aby zobaczyć 14 milionów różnych przyszłości, mając nadzieję na znalezienie tej, w której bohaterowie pokonają wielkiego złego ducha. „Dokonuje połączonego obliczenia wszystkich tych możliwości, aby powiedzieć:„ OK, jeśli zmienię moją decyzję w tak niewielki sposób, ile zmieni przyszłość? ” W tym kierunku zmierza nasza symulacja. ”
Przerzucanie monety kwantowej
Naukowcy przetestowali swój silnik predykcji kwantowej za pomocą klasycznego modelu zwanego zaburzoną monetą.
„Wyobraź sobie, że jest tam pudełko, aw środku jedna moneta” - powiedział Gu. „Na każdym etapie procesu ktoś trochę potrząsa pudełkiem, więc prawdopodobieństwo rzutu monetą jest niewielkie”.
W przeciwieństwie do tradycyjnego rzutu monetą, w którym wynik zawsze ma równe szanse, że będzie to głowa lub reszka, wynik każdego zakłóconego rzutu monetą zależy od stanu, w jakim znajdowała się moneta w poprzednim kroku. Jeśli na przykład moneta przewróci się od głów do reszek podczas trzeciego potrząśnięcia pudełkiem, wówczas czwarte wstrząsnięcie prawdopodobnie pozostanie reszkiem.
Badacze przeprowadzili dwie różne wersje eksperymentu z monetami, jedną, w której pudełko było nieco mocniej poruszone, a drugą słabszymi. W każdym eksperymencie pudełko było czterokrotnie poruszane, zapewniając 16 możliwych kombinacji głów i ogonów. Po czwartym kroku zespół zakodował superpozycję wszystkich 16 wyników w pojedynczym fotonie, jednocześnie pokazując prawdopodobieństwo każdego możliwego wyniku na podstawie siły, z jaką wstrząsano ramką.
Na koniec zespół połączył superpozycje mocno wstrząśniętej monety i słabo wstrząśniętej monety, aby stworzyć jedną główną mapę możliwych przyszłości.
„To pokazało nam, jak szybko futures rozchodziły się w zależności od tego, jak mocno potrząsałem pudłem na każdym kroku” - powiedział Gu.
W tej chwili ograniczenia mocy obliczeniowej oznaczają, że symulator zespołu może spojrzeć tylko na 16 możliwych przyszłości. Jednak pewnego dnia, gdy komputery kwantowe stają się większe, potężniejsze i bardziej powszechne, symulatory takie jak ten można rozbudować, aby zobaczyć nieskończenie wiele przyszłości na raz, powiedział Gu. Może to pomóc w prognozowaniu pogody lub dokonywaniu bardziej świadomych inwestycji na giełdzie. Może nawet pomóc w ulepszeniu uczenia maszynowego, które polega na uczeniu się sztucznej inteligencji, aby robić coraz lepsze prognozy.
To wszystko jest „wysoce odkrywcze”, dodał Gu i będzie wymagało wielu dalszych eksperymentów, aby dowiedzieć się wszystkich aplikacji symulatora kwantowego. Niestety, przeznaczeniem tego komputera jasnowidza jest przyszłość, która pozostaje tajemnicą.
