Kuantum hesaplama için yeni bir teknik, zamanın evrende nasıl hareket ettiğine dair tüm modelimizi açabilir.
Uzun zamandır gerçek gibi görünen şey şu: Zaman bir yönde çalışıyor. Diğer yön? Çok değil.
Hayatta bu doğru. (Salı Çarşamba, 2018'e 2019'a, gençler yaşlılığa.) Ve klasik bir bilgisayarda doğrudur. Bu ne anlama geliyor? Dizüstü bilgisayarınızda çalışan biraz yazılımın, karmaşık bir sistemin gelecekte nasıl hareket edeceğini ve gelişeceğini tahmin etmesini, geçmişini yeniden oluşturmaktan daha kolaydır. Kuramcıların "nedensel asimetri" olarak adlandırdığı evrenin bir özelliği, zaman içinde bir yönde ilerlemek için diğerinden daha fazla bilgi - ve çok daha karmaşık hesaplamalar gerektirmektedir. (Pratik olarak, zamanda ileri gitmek daha kolaydır.)
Bunun gerçek yaşam sonuçları var. Meteorologlar, bugünün hava durumu radar verilerine dayanarak beş gün içinde yağmur yağıp yağmayacağını tahmin etmek için oldukça iyi bir iş yapabilirler. Ama aynı meteorologlardan beş gün önce bugünün radar görüntülerini kullanarak yağmur yağıp yağmadığını bulmasını isteyin. Bu çok daha zor bir görev, çok daha fazla veri ve çok daha büyük bilgisayarlar gerektiriyor.
Uzun zamandır nedensel asimetrinin evrenin temel bir özelliği olabileceğinden şüphelenilen bilgi teorisyenleri. 1927 kadar önce fizikçi Arthur Eddington, bu asimetrinin sadece zaman içinde ilerlememizin ve asla geriye gitmememizin nedeni olduğunu savundu. Evreni zaman içinde yolunu sürekli olarak hesaplayan dev bir bilgisayar olarak anlarsanız, şeylerin ileriye doğru akması (neden, sonra etki) için geriye (etki, sonra neden) göre her zaman daha kolaydır - daha az kaynak yoğun -. Bu fikre "zaman oku" denir.
Ancak 18 Temmuz'da Fiziksel İnceleme X dergisinde yayınlanan yeni bir makale, o okun klasik tarzda hesaplamanın bir artefaktı olma olasılığına kapı açıyor - sınırlı araçlarımız nedeniyle bize böyle görünen bir şey.
Bir araştırmacı ekibi, bazı durumlarda nedensel asimetrinin tamamen farklı bir şekilde hesaplayan kuantum bilgisayarlarda kaybolduğunu keşfetti - Bilgilerin iki durumdan birinde (1 veya 0) saklandığı klasik bilgisayarların aksine, kuantum bilgisayarlarda bilgi depolanır bazı tuhaf kuralları takip eden atom altı parçacıklarda her biri aynı anda birden fazla durumda olabilir. Ve daha da cazip bir şekilde, makaleleri, evrende nedensel asimetri gösterebilecek gelecekteki araştırmalara giden yolu gösteriyor.
O nasıl?
Çok düzenli ve çok rasgele sistemleri tahmin etmek kolaydır. (Düzensiz bir sarkaç - düzenli - veya bir odayı dolduran bir gaz bulutu düşünün.) Bu makalede, araştırmacılar goldilock'ların düzensizlik ve rasgelelik seviyesine sahip fiziksel sistemlere bakmışlardı - çok az değil, çok fazla değil. (Yani, gelişmekte olan bir hava sistemi gibi bir şey.) Singapur Ulusal Üniversitesi'nde kuantum bilgilerini inceleyen bir karmaşıklık teorisyeni ve fizikçi olan çalışma ortak yazarı Jayne Thompson, bilgisayarların anlaması çok zor.
Daha sonra, teorik kuantum bilgisayarları (fiziksel bilgisayarlar dahil değil) kullanarak bu sistemlerin geçmişlerini ve geleceklerini anlamaya çalıştılar. Kuantum bilgisayarların bu modelleri sadece klasik bilgisayar modellerinden daha az bellek kullanmakla kalmadı, ayrıca fazladan bellek kullanmadan zamanla her iki yönde de çalışabildiklerini söyledi. Başka bir deyişle, kuantum modelinde nedensel asimetri yoktur.
"Klasik olarak, sürecin yönlerden birine girmesi imkansız olsa da," dedi Thompson Live Science'a, "sonuçlarımız" kuantum mekanik olarak "sürecin çok az bellek kullanarak her iki yönde de gidebileceğini gösteriyor."
Ve eğer bu bir kuantum bilgisayarında doğruysa, bu evrende doğrudur, dedi.
Kuantum fiziği, çok küçük parçacıkların - evrendeki çok küçük parçacıkların tuhaf olasılık davranışlarının incelenmesidir. Ve kuantum fiziği evreni oluşturan tüm parçalar için doğruysa, bazı tuhaf etkileri bizim için her zaman açık olmasa bile, evrenin kendisi için doğrudur. Eğer bir kuantum bilgisayarı nedensel asimetri olmadan çalışabiliyorsa, o zaman evren de yapabilir.
Tabii ki, kuantum bilgisayarların bir gün nasıl çalışacağına dair bir dizi kanıt görmek, gerçek dünyadaki etkiyi görmekle aynı şey değildir. Ancak, bu makalenin açıkladığı modelleri çalıştırmak için yeterince gelişmiş kuantum bilgisayarlardan hala çok uzaktayız.
Dahası, Thompson, bu araştırmanın evrenin hiçbir yerinde nedensel asimetri olmadığını kanıtlamadığını söyledi. O ve meslektaşları bir avuç sistemde asimetri olmadığını gösterdiler. Ancak, nedensel asimetrinin ortaya çıktığı çok çıplak kemikli kuantum modellerin olabileceğini söyledi.
“Bu noktada agnostikim” dedi.
Şimdilik.
Bu araştırmanın bir sonraki adımının, bu soruya cevap vermek olduğunu söyledi - herhangi bir kuantum modelinde nedensel asimetrinin var olup olmadığını anlamak.
Bu makale zamanın olmadığını ya da bir gün içinde geriye doğru kayabileceğimizi kanıtlamaz. Ancak, zaman, neden ve sonuç anlayışımızın temel yapı taşlarından birinin, bilim adamlarının uzun süredir varsaydıkları şekilde çalışmadığını ve hiç de böyle çalışmayabileceğini gösteriyor. Bunun zamanın şekli ve geri kalanımız için ne anlama geldiği hala açık bir sorudur.
Bu çalışmanın gerçek pratik faydası, yolun aşağısında kuantum bilgisayarların, herhangi bir yönde (hava durumu gibi) simülasyonları ciddi bir zorluk yaşamadan her iki yönde de kolayca çalıştırabileceğini söyledi. Bu, mevcut klasik modelleme dünyasından bir deniz değişikliği olacaktır.
