Причинно-следственная ассиметрия не проблема для квантовых компьютеров

Обращение причинно-следственных связей не проблема для квантовых компьютеров

Исследование, опубликованное в Physical Review X, показывает, что квантовые компьютеры могут легче чем классические компьютеры моделировать перемену мест причины и следствия. Результаты исследований могут объяснить то, как мы воспринимаем время.

Посмотрите фильм в обратном направлении, и вы, скорее всего, запутаетесь – но квантовый компьютер этого не сделает. К такому выводу пришел исследователь Майл Гу из центра квантовых технологий (CQT) Национального университета Сингапура и Наньянского технологического университета. В исследовании, опубликованном 18 июля в Physical Review X, группа исследователей показывает, что квантовый компьютер меньше зависит от направления течения времени, чем классический компьютер. В некоторых случаях квантовому компьютеру вообще не нужно различать причины и следствия.

Новая работа была вдохновлена открытием, сделанным почти десять лет назад учеными Джеймсом Крачфилдом и Джоном Махони из Калифорнийского Университета. Они показали, что многие статистические последовательности данных будут иметь “встроенное” направление времени. Наблюдатель, который видит данные, воспроизводимые от начала до конца, как кадры фильма, может моделировать то, что будет дальше, используя лишь скромный объем памяти о том, что произошло раньше. Наблюдатель, который пытается смоделировать систему в обратном направлении, имеет гораздо более сложную задачу – потенциально необходимо отслеживать на порядок больше информации.

Это открытие стало известно как “причинно-следственная асимметрия”. Моделирование системы в которой время идет назад, похоже на попытку вывести причину из следствия. Мы привыкли считать это более сложным, чем прогнозирование следствия из причины. В повседневной жизни предсказание того, что будет дальше, легче, если известно то что произошло сейчас, и что произошло ранее. Однако исследователи всегда с интересом обнаруживают асимметрии, связанные с упорядочением времени. Это связано с тем, что фундаментальные законы физики неоднозначны относительно того, движется ли время вперед или назад.

Первые исследования причинной-следственной асимметрии использовали модели классической физики для генерации прогнозов. Крачфилд и Махони объединились с Гу и сотрудниками Джейн Томпсон, Эндрю Гарнером и Влатко Ведралом в CQT, чтобы выяснить, изменяет ли ситуацию квантовая механика. Они обнаружили, что да – это так. Квантовая модель, вынужденная эмулировать процесс в обратном течении времени, всегда будет превосходить классическую модель, моделирующую процесс в прямом течении времени.

Наиболее знаковым является “термодинамическая стрела”. Это исходит из идеи, что беспорядок, или энтропия, всегда будет увеличиваться во всем, что происходит, пока Вселенная не закончит свое существование как один большой кипящий хаос.

Результаты также могут иметь практическое значение. Устранение классических взглядов на обращение вспять причинно-следственной связи сможет помочь квантовому моделированию. “Как и при воспроизведении фильма в обратном времени, иногда нам может потребоваться понять вещи, которые представлены в порядке, который по своей сути трудно смоделировать. В таких случаях квантовые методы могут оказаться значительно более эффективными, чем их классические аналоги”, – резюмирует Майл Гу.

Источник: sciencedaily

Фото: Gerard Vikram