Kad Mile Gu palaiž savu jauno datoru, viņš var redzēt nākotni. Vismaz 16 iespējamās tā versijas - visi vienlaikus.
Gu, fizikas profesora palīgs Nanjangas Tehnoloģiskajā universitātē Singapūrā, strādā kvantu skaitļošanā. Šajā zinātnes nozarē tiek izmantoti dīvaini likumi, kas nosaka Visuma mazākās daļiņas, lai palīdzētu datoriem aprēķināt efektīvāk.
Atšķirībā no klasiskajiem datoriem, kas informāciju glabā kā bitus (binārie cipari ir 0 vai 1), kvantu datori informāciju kodē kvantu bitos vai kvotos. Šīs subatomiskās daļiņas, pateicoties dīvainajiem kvantu mehānikas likumiem, var eksistēt vienlaikus divu dažādu stāvokļu superpozīcijā.
Tāpat kā Šrēdingera hipotētiskais kaķis vienlaikus bija miris un dzīvs, līdz kāds atvēra lodziņu, superpozīcijas kvadrāts var būt vienāds gan ar 0, gan 1, līdz tas tiek izmērīts. Glabājot vairākus dažādus rezultātus vienā kvadrātā, varētu ietaupīt tonnu atmiņas, salīdzinot ar tradicionālajiem datoriem, it īpaši, ja ir nepieciešams veikt sarežģītas prognozes.
Pētījumā, kas publicēts 9. aprīlī žurnālā Nature Communications, Gu un viņa kolēģi demonstrēja šo ideju, izmantojot jaunu kvantu simulatoru, kas var paredzēt 16 dažādu nākotnes iznākumu (ekvivalents, teiksim, monētas pagriešanai četras reizes pēc kārtas) kvantu superpozīcija. Šīs iespējamās nākotnes tika kodētas vienā fotonā (gaismas kvantu daļiņā), kas vienlaikus pārvietojās pa vairākiem ceļiem, vienlaikus šķērsojot vairākus sensorus. Pēc tam pētnieki devās vienu soli tālāk, šaujot divus fotonus līdzās un izsekojot, kā katra fotona potenciālie nākotnes varianti atšķīrās nedaudz atšķirīgos apstākļos.
"Tas ir kā doktors Dīvains filmā" Avengers: Infinity War "," Gu stāstīja Live Science. Pirms klimaktiskās kaujas tajā filmā gaišreģis ārsts savlaicīgi gaida, lai redzētu 14 miljonus dažādu nākotni, cerot atrast to, kurā varoņi saka lielu lieldienu. "Viņš aprēķina visas šīs iespējas, sakot:" Labi, ja mainīsies nākotne, ja es mainītu savu lēmumu tik mazā veidā? " Tas ir virziens, uz kuru mūsu simulācija virzās uz priekšu. "
Kvantu monētas uzslīdēšana
Pētnieki pārbaudīja savu kvantu prognozēšanas motoru, izmantojot klasisko modeli, kuru sauca par traucēto monētu.
"Iedomājieties, ka tur ir kaste, un tās iekšpusē ir viena monēta," sacīja Gū. "Katrā procesa posmā kāds mazliet sakrata kasti, tāpēc monētai ir maza varbūtība uzsist."
Atšķirībā no tradicionālās monētas mētāšanas, kurā iznākumam vienmēr ir vienādas iespējas būt vai nu galvai, vai astei, katras iztraucētās monētas iznākums ir atkarīgs no stāvokļa, kurā monēta atradās iepriekšējā posmā. Ja, piemēram, kastes trešajā kratīšanas reizē monēta uzslīdēja no galvām līdz astēm, tad, visticamāk, ceturtā kratīšana paliks astes.
Pētnieki vadīja divas dažādas monētu eksperimenta versijas: vienu, kurā kaste tika jiggled nedaudz spēcīgāk, un otru ar vājāku džiga. Katrā eksperimentā kārba tika četras reizes jugigled, nodrošinot 16 iespējamās galvas un astes kombinācijas. Pēc ceturtā pakāpiena komanda kodēja visu 16 iznākumu superpozīciju vienā fotonā, vienlaikus parādot katra iespējamā iznākuma varbūtību, pamatojoties uz stiprumu, ar kādu kārba tika sakrata.
Visbeidzot, komanda apvienoja stipri sakratītās un vāji sakratītās monētas superpozīcijas, lai izveidotu vienu galveno iespējamo nākotnes karti.
"Tas mums parādīja, cik ātri nākotnes līgumi atšķīrās atkarībā no tā, cik smagi es satricināju lodziņu katrā solī," sacīja Gū.
Šobrīd skaitļošanas jaudas ierobežojumi nozīmē, ka komandas simulators var vienlaikus apskatīt tikai 16 iespējamos nākotnes darījumus. Tomēr kādu dienu, kvantu datoriem kļūstot lielākiem, jaudīgākiem un izplatītākiem, tādus simulatorus kā šo varētu paplašināt, lai redzētu bezgalīgi daudz nākotnes vienlaicīgi, sacīja Gū. Tas varētu palīdzēt tādās lietās kā laika apstākļu prognozēšana vai informētāku investīciju veikšana akciju tirgū. Tas pat varētu palīdzēt uzlabot mašīnmācīšanos, kas saistīta ar mākslīgā intelekta mācīšanu, lai labāk un labāk sagatavotu prognozes.
Tas viss ir "ļoti izzinošs", piebilda Gu, un tas prasīs daudz papildu eksperimentu, lai izdomātu visas kvantu simulatora lietojumprogrammas. Diemžēl šī gaišreģa datora liktenis ir viena nākotne, kas joprojām paliek noslēpums.
