Ko Mile Gu zažene svoj nov računalnik, lahko vidi prihodnost. Vsaj 16 možnih različic le-tega - vse hkrati.
Gu, docent fizike na tehnološki univerzi Nanyang v Singapurju, deluje na področju kvantnih računskih računov. Ta veja znanosti uporablja čudne zakone, ki urejajo najmanjše delce vesolja, da računalnikom pomagajo učinkoviteje izračunati.
Za razliko od klasičnih računalnikov, ki podatke shranjujejo kot bite (binarne števke bodisi 0 ali 1), kvantni računalniki podatke kodirajo v kvantne bite ali kvite. Ti subatomski delci lahko zaradi čudnih zakonov kvantne mehanike obstajajo v superpoziciji dveh različnih stanj hkrati.
Tako kot je Schrödingerjeva hipotetična mačka bila hkrati mrtva in živa, dokler nekdo ni odprl škatle, lahko tudi kbit v superpoziciji znaša 0 in 1, dokler se ne meri. Shranjevanje več različnih rezultatov v en kbit bi lahko prihranilo tono pomnilnika v primerjavi s tradicionalnimi računalniki, zlasti ko gre za zapleteno napovedovanje.
V študiji, objavljeni 9. aprila v reviji Nature Communications, je Gu in njegovi sodelavci to zamisel demonstriral z novim kvantnim simulatorjem, ki lahko napoveduje izide 16 različnih prihodnosti (kar pomeni, da štirikrat zapored vrtemo kovanec) v kvantna superpozicija. Te možne prihodnosti so bile kodirane v enem fotonu (kvantni delček svetlobe), ki se je premikal po več poti hkrati, medtem ko je prehajal skozi več senzorjev. Nato so raziskovalci stopili še korak dlje in izstrelili dva fotona drug ob drugem ter spremljali, kako se potencialni termini vsakega fotona razhajajo v nekoliko drugačnih pogojih.
"Je nekako kot doktor Strange v filmu" Avengers: Infinity War "", je Gu povedal za Live Science. Pred vrhunskim bitkom v tem filmu se jasnovidni zdravnik pravočasno veseli 14 milijonov različnih prihodnosti, v upanju, da bo našel tisto, kjer junaki premagajo veliko bedo. "Našteje vse te možnosti, če reče:" V redu, če spremenim svojo odločitev na tako majhen način, koliko se bo spremenila prihodnost? " V to smer gre naša simulacija naprej. "
Prelista kvantni kovanec
Raziskovalci so preizkusili svoj motor za kvantno napovedovanje s klasičnim modelom, imenovanim moten kovanec.
"Predstavljajte si, da je škatla, v notranjosti pa en sam kovanec," je dejal Gu. "Na vsakem koraku postopka nekdo malce strese škatlo, zato ima kovanec majhno verjetnost, da se bo spogledoval."
Za razliko od tradicionalnega metanja kovancev, pri katerem ima izid vedno enake možnosti, da so bodisi glave ali repi, je izid vsakega motenega metanja kovancev odvisen od stanja, v katerem je bil kovanec v prejšnjem koraku. Če bi kovanec na primer med tretjim tresenjem škatlice preletel od glave do repov, bi verjetno četrti tresek ostal repi.
Raziskovalci so vodili dve različici eksperimenta s kovanci, in sicer eno, v kateri je škatlo nekoliko močneje vrtalo, drugo pa s šibkejšimi vložki. V vsakem poskusu so škatlo štirikrat potisnili, tako da so dobili 16 možnih kombinacij glave in repov. Po četrtem koraku je ekipa zakodirala superpozicijo vseh 16 izidov v enem fotonu, hkrati pa je pokazala verjetnost vsakega možnega izida na podlagi jakosti, s katero se je tresel polje.
Končno je ekipa združila superpozicije močno pretresenega kovanca in šibko pretresenega kovanca in tako ustvarila en glavni zemljevid možnih prihodnosti.
"To nam je pokazalo, kako hitro se je terminski termin razlikoval, odvisno od tega, kako močno sem potresal škatlo na vsakem koraku," je dejal Gu.
Trenutno omejitve glede računalniške moči pomenijo, da lahko simulator ekipe naenkrat pogleda samo 16 možnih prihodnosti. Ko pa kvantni računalniki postajajo večji, zmogljivejši in bolj običajni, se simulatorji, kot je ta, lahko razširijo, da naenkrat vidijo neskončno veliko prihodnosti, je dejal Gu. To bi lahko pomagalo pri vremenskih napovedih ali vlaganju na delnice bolj informirane naložbe. Lahko bi celo pripomoglo k izboljšanju strojnega učenja, kar se tiče samo poučevanja o umetni inteligenci za boljše in boljše napovedi.
Vse to je "zelo raziskovalno", je dodal Gu in za izvedbo vseh aplikacij kvantnega simulatorja bo treba še veliko eksperimentirati. Žal, je usoda tega jasnovidnega računalnika ena prihodnost, ki ostaja skrivnost.
