Kuantum hesaplama için yeni bir teknik, evrende zamanın nasıl geçtiğine dair tüm modelimizi açabilir.
Uzun süren gerçek şu ki: Zaman tek yönde çalışıyor. Diğer yön? Çok değil.
Hayatta bu doğru. (Salı 2018, Çarşamba gününe 2019'a, gençliğe yaşlılığa geçer.) Ve klasik bir bilgisayarda doğrudur. Bu ne anlama geliyor? Karmaşık bir sistemin geçmişini nasıl yeniden yaratacağından daha ileride nasıl hareket edeceğini ve gelişeceğini tahmin etmek için dizüstü bilgisayarınızda çalışan bir yazılım için çok daha kolay. Teorisyenlerin "nedensel asimetri" dedikleri evrenin bir özelliği, zaman içinde bir yöne doğru hareket etmekten çok daha fazla bilgiye ve daha karmaşık hesaplamalara ihtiyaç duymasını gerektirir. (Pratik olarak konuşmak, zamanda ilerlemek daha kolaydır.)
Bunun gerçek hayattaki sonuçları vardır. Meteorologlar, bugünün hava durumu radar verilerine dayanarak beş gün içinde yağmur yağacağını tahmin etmek için makul derecede iyi bir iş yapabilirler. Ama aynı meteoroloji uzmanına, bugünün radar görüntülerini kullanarak beş gün önce yağmur yağıp yağmadığını anlamaya mı soruyorsunuz? Bu, çok daha fazla veri gerektiren ve çok daha büyük bilgisayarlar gerektiren çok daha zorlu bir görev. [Fizikte 18 En Büyük Çözümsüz Gizem]
Uzun zamandır şüphe duyulan bilgi teorisyenleri, nedensel asimetri evrenin temel bir özelliği olabilir. 1927'de olduğu gibi, fizikçi Arthur Eddington, bu asimetrinin sadece zaman içinde ilerlediğimiz ve asla geri adım atmamamızın nedeni olduğunu ileri sürdü. Eğer evreni, zaman içinde sürekli bir şekilde hesaplayan dev bir bilgisayar olarak anlıyorsanız, her zaman daha kolay - daha az kaynak yoğunluğu olan - işler ileriye doğru (neden, sonra da etki) geri akmaktan (etki, sonra neden) daha fazla. Bu fikre "zamanın oku" denir.
Ancak, 18 Temmuz tarihli Physical Review X dergisinde yayınlanan yeni bir makale, bu okun klasik tarzlı bir hesaplama eseri olabileceği ihtimaline kapı açıyor - bu bizim sınırlı araçlarımız nedeniyle yalnızca bizim için ortaya çıkmış bir şey.
Bir grup araştırmacı, belli durumlarda nedensel asimetrinin kuantum bilgisayarlarda kaybolduğunu bulmuştur. Bu, tamamen farklı bir şekilde hesaplar. - İki durumdan birinde (1 veya 0) bilginin saklandığı klasik bilgisayarlardan farklı olarak, kuantum bilgisayarlarla bilgi depolanır. Bazı tuhaf kuralları takip eden atom altı parçacıklarda ve her biri aynı anda birden fazla durumda olabilir. Daha da cazip bir şekilde, makaleleri, evrende nedensel asimetrinin gerçekten varolmadığını gösterebilecek gelecekteki araştırmaya giden yolu işaret ediyor.
O nasıl?
Çok düzenli ve çok rasgele sistemlerin tahmin edilmesi kolaydır. (Bir sarkaç düşünün - bir odayı dolduran bir gaz bulutu veya emredildi - düzensiz.) Bu yazıda, araştırmacılar altın sikkelerin düzensizlik ve düzensizlik düzeyine sahip fiziksel sistemlere baktılar - çok az değil, çok fazla. (Bu, gelişmekte olan bir hava durumu sistemi gibi bir şey.) Bu bilgisayarlar anlamak için çok zor, dedi çalışma ortak yazar Jayne Thompson, karmaşıklık teorisyen ve Singapur Ulusal Üniversitesi'nde kuantum bilgi okuyan fizikçi. [Tuhaf Fizik: Doğada Havalı Küçük Parçacıklar]
Daha sonra, bu sistemlerin teorik kuantum bilgisayarlarını (hiçbir fiziksel bilgisayar içermeyen) kullanarak geçmişlerini ve geleceklerini anlamaya çalıştılar. Kuantum bilgisayarların bu modelleri klasik bilgisayar modellerinden daha az bellek kullandıkları gibi, ekstra bellek kullanmadan zaman içinde her iki yönde de çalışabildiklerini söyledi. Başka bir deyişle, kuantum modellerinde nedensel bir asimetri yoktur.
"Klasik olarak, sürecin [zaman içinde] yönlerden birinde ilerlemesi imkansız olabilir," diye konuştu Thompson, "Bilimsel olarak", "kuantum mekanik olarak", sürecin çok az bellek kullanarak her iki yönde de gidebileceğini gösteriyor.."
Ve eğer bir kuantum bilgisayarında bu doğruysa, o evrende doğrudur, dedi.
Kuantum fiziği, evrendeki çok küçük parçacıkların çok küçük parçacıkların garip olasılıksal davranışlarının incelenmesidir. Ve eğer kuantum fiziği, evreni oluşturan tüm parçalar için doğruysa, evrenin kendisi için, onun tuhaf etkileri bir kısmı bizim için her zaman açık olmasa bile, doğrudur. Yani eğer bir kuantum bilgisayar nedensel asimetri olmadan çalışabilirse, o zaman evren de öyle olabilir.
Elbette, kuantum bilgisayarların bir gün çalışacaklarına dair bir dizi kanıt görmek, gerçek dünyadaki etkiyi görmekle aynı şey değildir. Ama biz bu kuantum bilgisayarlardan uzun bir yoluz var, bu kağıtların tarif ettiği türden modelleri çalıştırmak için yeterince gelişmiş.
Dahası, Thompson, bu araştırmanın evrendeki herhangi bir nedensel asimetri olmadığını kanıtlamadığını söyledi. O ve meslektaşları, bir avuç sistemde asimetri olmadığını gösterdi. Ama mümkün, bazı nedensel asimetrilerin ortaya çıktığı bazı çıplak kemikleri kuantum modelleri olduğunu söyledi.
“O noktada agnostik oldum” dedi.
Şimdilik.
Bu araştırmanın bir sonraki adımı, bu soruyu cevaplamaktır - herhangi bir kuantum modelde nedensel asimetrinin var olup olmadığını anlamaktır.
Bu yazı, zamanın varolmadığını ya da bir gün geriye doğru kaymasını sağlayacağını kanıtlamaz.Fakat zaman, neden ve sonuç anlayışımızın kilit yapı taşlarından birinin, bilim adamlarının uzun süredir varsaydığı şekilde çalışmadığını ve bu şekilde işe yaramayacağını gösterdiği görülmektedir. Bu, zamanın şekli ve geri kalanımız için ne anlama geliyorsa, hala açık bir sorudur.
Bu çalışmanın gerçek pratik faydası, yolun bu yolu kuantum bilgisayarlarının ciddi zorluklar yaşamadan zamanın her iki yönünde (hava gibi) simulasyonları kolayca çalıştırabileceğini söyledi. Mevcut klasik modelleme dünyasından bir deniz değişimi olurdu.
Aslen yayınlandı Canlı Bilim.