Dve izgubljeni igri lahko dodata zmagovalno enoto, v skladu s konceptom, imenovanim Pardondov paradoks.
Zdaj so fiziki pokazali, da ta paradoks obstaja tudi v kraljestvu kvantne mehanike, ki ureja subatomske delce. In to bi lahko vodilo do hitrejših algoritmov za prihodnje kvantne računalnike.
Fizik Juan Parrondo je paradoks prvič opisal leta 1997, da je razložil, kako lahko naključnost poganja rakete - asimetrične zobniške zobnike, ki omogočajo gibanje v eno smer, ne pa v drugo. Paradoks je pomemben v fiziki, biologiji ter celo ekonomiji in financah.
Preprost primer Pardondovega paradoksa je mogoče ponazoriti z igrico, ki jo prekriva kovanec. Recimo, da ste stavili dolar za prestavljanje tehtanega kovanca, ki vam daje nekoliko manj kot 50-odstotno možnost ugibanja prave strani. Dolgoročno bi izgubili.
Zdaj igrajte drugo igro. Če je število dolarjev več kot 3, zamahnete uteženi kovanec z nekoliko manj kot 10-odstotno možnostjo za zmago. Torej bi izgubilo devet od desetih od teh. V nasprotnem primeru lahko kovanec vrnete le s slabih 75-odstotno možnostjo za zmago, kar pomeni, da bi od teh štirih vrstic osvojili tri. Izkaže se, da bi tako kot v prvi tekmi sčasoma izgubili.
Če pa te dve igri igrate ena za drugo v naključnem zaporedju, se vaše skupne kvote povečajo. Igrajte dovolj krat in dejansko boste na koncu bogatejši.
"Paradoks Parronda razloži toliko stvari v klasičnem svetu," je dejal soavtor študije Colin Benjamin, fizik na indijskem Nacionalnem inštitutu za znanstveno izobraževanje in raziskave (NISER). Toda "ali ga lahko vidimo v kvantnem svetu?"
Na primer, v biologiji kvantno raketanje opisuje, kako ioni ali nabiti molekuli ali atomi prehajajo skozi celične membrane. Da bi razumeli to vedenje, lahko raziskovalci uporabijo preproste in preproste modele, ki temeljijo na kvantnih različicah Pardondovega paradoksa, je dejal David Meyer, matematik na kalifornijski univerzi v San Diegu, ki ni bil vključen v raziskavo.
Eden od načinov modeliranja naključnega zaporedja iger, ki povzroča paradoks, je z naključnim sprehodom, ki opisuje naključno vedenje, kot je gibanje drsečih mikroskopskih delcev ali krožna pot fotona, ko izhaja iz sončnega jedra.
Naključno hojo si lahko zamislite, če uporabljate kovanec, če želite določiti, ali stopite levo ali desno. Sčasoma boste morda končali dlje levo ali desno od mesta, kjer ste začeli. V primeru paradoksa Parronda, stopnja levo ali desno predstavlja igranje prve ali druge igre.
Za kvantni naključni sprehod lahko določite zaporedje igranja s kvantnim kovancem, ki daje ne samo glave ali repove, ampak tudi oboje hkrati.
Vendar se izkaže, da enojni dvostranski kvantni kovanec ne povzroči paradoksa Parronda. Namesto tega, je dejal Benjamin, potrebujete dva kvantna kovanca, kot sta on in Jishnu Rajendran, nekdanja študentka na NISER, pokazala v teoretičnem prispevku, objavljenem februarja 2018 v reviji Royal Society Open Science. Z dvema kovanicama stopite levo ali desno le, ko oba prikazujeta glave ali repo. Če vsak kovanec pokaže nasprotno, počakate na naslednji preplet.
Nedavno so raziskovalci v analizi, objavljeni junija letos v reviji Europhysics Letters, pokazali, da paradoks nastane tudi pri uporabi enega samega kvantnega kovanca - vendar le, če dovolite, da lahko pristane na njegovi strani. (Če kovanec pristane na svoji strani, počakate na drugo stran.)
S pomočjo teh dveh načinov ustvarjanja kvantnih naključnih sprehodov so raziskovalci našli igre, ki so privedle do Pardondovega paradoksa - dokaz načela, da kvantitativna različica paradoksa resnično obstaja, je dejal Benjamin.
Paradoks ima tudi vedenja, podobna tistim iz algoritmov kvantnega iskanja, zasnovanih za jutrišnje kvantne računalnike, ki bi se lahko lotili izračunov, ki jih običajni računalniki ne morejo, pravijo fiziki. Po kvantnem naključnem sprehodu imate veliko večjo možnost, da končate daleč od izhodišča, kot če bi šli v klasično naključno hojo. Tako se kvantni sprehodi hitreje razširijo, kar lahko vodi k hitrejšim algoritmom iskanja, pravijo raziskovalci.
"Če sestavite algoritem, ki deluje po kvantnem principu ali naključnem sprehodu, bo trajalo veliko manj časa, da se izvede," je dejal Benjamin.
Opomba urednika: Ta zgodba je bila posodobljena, da bi pojasnila, da Jishnu Rajendran ni več študent na NISER-u.
