Amikor Mile Gu elindítja új számítógépét, láthatja a jövőt. Legalább 16 lehetséges verziója - mindegyik egyszerre.
Gu, a szingapúri Nanyang Technológiai Egyetem fizikai adjunktusa, kvantumszámításban dolgozik. Ez a tudományág a furcsa törvényeket használja, amelyek az univerzum legkisebb részecskéit szabályozzák, hogy segítsék a számítógépeket a hatékonyabb számításban.
A klasszikus számítógépekkel ellentétben, amelyek információt bitekként tárolnak (bináris számjegyek 0 vagy 1 vagy 1), a kvantum számítógépek az információkat kvantum bitekké vagy kvitekké kódolják. Ezek a szubatomi részecskék a kvantummechanika furcsa törvényeinek köszönhetően léteznek egyidejűleg két különböző állapot superpozíciójában.
Amint Schrödinger hipotetikus macska egyszerre halott és életben volt, amíg valaki kinyitotta a dobozt, a szuperpozícióban megadott qubit egyenlő lehet 0-val és 1-vel, amíg meg nem mérik. Ha több különböző eredményt tárol egyetlen köbméterben, akkor sok memória megtakarítást eredményezhet a hagyományos számítógépekhez képest, különösen, ha bonyolult előrejelzésekre van szükség.
Egy, a Nature Communications folyóiratban április 9-én közzétett tanulmányban Gu és kollégái egy új kvantum-szimulátor segítségével mutatták be ezt az ötletet, amely előre jelezheti 16 különböző jövő jövőjét (ami megegyezik az érmék egymás után négyszöri átfordításával) kvantum szuperpozíció. Ezeket a lehetséges határidőket egyetlen fotonba (a kvantum fényrészecskébe) kódolták, amely több útvonalon mozogott egyszerre, miközben több érzékelőn áthaladt. Ezután a kutatók egy lépéssel tovább haladtak, két fotont egymás mellé lőve és követve, hogy az egyes fotonok potenciális jövőjei kissé eltérő körülmények között különböznek egymástól.
"Olyan ez, mint a Strange doktor a 'Bosszúállók: Végtelen Háború' 'filmben - mondta Gu a Live Sciencenek. A klímás csata előtt a filmben a tisztánlátó orvos időben előre látja 14 millió különféle jövőjét, remélve, hogy megtalálja azt, ahol a hősök legyőzik a nagy baddie-t. "Mindezen lehetőségek kombinált kiszámítását elvégzi, hogy mondja:" Rendben, ha ilyen apró módon megváltoztattam a döntésem, mennyi fog változni a jövőben? " Ez az az irány, ahová a szimuláció halad előre. "
Kvantumérme elforgatása
A kutatók kvantitatív előrejelző motorukat egy zavart érmenek nevezett klasszikus modell segítségével tesztelték.
- Képzelje el, hogy van egy doboz, és benne egyetlen érme található - mondta Gu. "A folyamat minden egyes lépésénél valaki kissé megrázza a dobozt, így az érme kicsi eséllyel megfordul."
Ellentétben a hagyományos érmedobással, amelyben az eredmény mindig egyenlő eséllyel van, hogy fej vagy fark legyen, az összes zavart érme dobás kimenetele attól függ, hogy az érme milyen volt az előző lépés során. Ha például az érme a doboz harmadik rázásakor a fejekből a farok felé ugrál, akkor a negyedik rázás valószínűleg farok marad.
A kutatók az érmekísérlet két különböző változatát futtatták, az egyikben a dobozt kissé erősebben jigggeltették, a másikban pedig a gyengébb szúrást. Mindegyik kísérletben a dobozt négyszer felcsúsztattuk, és így 16 fej és farok kombinációját kaptuk. A negyedik lépést követően a csapat mind a 16 eredmény szuperpozícióját egyetlen fotonba kódolta, ezzel egyidejűleg megmutatva minden lehetséges eredmény valószínűségét annak alapján, hogy a dobozt megrázta.
Végül a csapat kombinálta az erősen megrázott érme és az gyengén megrázott érme szuperpozícióit, hogy elkészítsék a lehetséges jövőképek egy mester térképét.
"Ez megmutatta nekünk, hogy a határidős ügyletek milyen gyorsan különböznek attól függően, hogy mennyire keményen megráztam a dobozt minden egyes lépésnél" - mondta Gu.
Jelenleg a számítási teljesítmény korlátozása azt jelenti, hogy a csapat szimulátora egyszerre csak 16 lehetséges jövőbeli ügyet képes megnézni. Egy nap azonban, amint a kvantumszámítógépek nagyobbra, erősebbekké válnak és általánosabbá válnak, az ilyen szimulátorok kibővíthetők, hogy végtelenül sok jövőt jelentsenek egyszerre - mondta Gu. Ez segítséget nyújthat például az időjárás előrejelzésében vagy a részvénypiacon tájékozottabb befektetésekben. Ez még a gépi tanulás javítását is segítheti, amelynek lényege a mesterséges intelligencia oktatása magában a jobb és jobb előrejelzések készítéséhez.
Ez mind "rendkívül feltáró" - tette hozzá Gu -, és sok további kísérletre lesz szükség a kvantum-szimulátor összes alkalmazásának kiderítéséhez. Sajnos, a tisztánlátó számítógép saját sorsa egy jövő, amely rejtély marad.
