Nauja kvantinio skaičiavimo technika galėtų atverti visą mūsų modelį, kaip laikas juda visatoje.
Štai kas ilgai atrodė tiesa: laikas veikia viena kryptimi. Kita kryptis? Ne tiek daug.
Tai tiesa gyvenime. (Antradienis pereina į 2018 m. Trečiadienį į 2019 m., Jaunystė į senatvę.) Ir tai tiesa klasikiniame kompiuteryje. Ką tai reiškia? Šiek tiek lengviau nešiojamajame kompiuteryje veikiančiai programinei įrangai yra lengviau numatyti, kaip sudėtinga sistema judės ir tobulės ateityje, nei atkurti savo praeitį. Visatos ypatybė, kurią teoretikai vadina „priežastine asimetrija“, reikalauja, kad norint judėti viena kryptimi per laiką reikia daug daugiau informacijos ir daug sudėtingesnių skaičiavimų, nei kitoje. (Praktiškai kalbant, eiti į priekį laiku yra lengviau.)
Tai turi realių padarinių. Remiantis šiandienos orų radaro duomenimis, meteorologai gali atlikti gana gerą darbą numatydami, ar po penkių dienų bus lietus. Bet paprašykite tų pačių meteorologų išsiaiškinti, ar prieš penkias dienas lyja, naudodamas šiandienos radaro vaizdus? Tai daug sudėtingesnė užduotis, reikalaujanti daug daugiau duomenų ir daug didesnių kompiuterių.
Informacijos teoretikai ilgą laiką įtarė, kad priežastinis asimetrija gali būti esminis visatos bruožas. Jau 1927 m. Fizikas Arthuras Eddingtonas teigė, kad ši asimetrija yra priežastis, dėl kurios mes einame tik į priekį per laiką, o ne atgal. Jei suprantate Visatą kaip milžinišką kompiuterį, nuolat skaičiuojantį savo kelią per laiką, visada lengviau - mažiau išteklių reikalaujančiam - viskas vyksta toliau (priežastis, tada padarinys) nei atgal (poveikis, tada priežastis). Ši idėja vadinama „laiko strėle“.
Bet naujas leidinys, paskelbtas liepos 18 d. Žurnale „Physical Review X“, atveria duris galimybei, kad ta strėlė yra klasikinio stiliaus skaičiavimo artefaktas - tai, kas mums atrodė tik dėl mūsų ribotų įrankių.
Tyrėjų komanda nustatė, kad tam tikromis aplinkybėmis priežastinė asimetrija išnyksta kvantiniuose kompiuteriuose, kurie apskaičiuojami visiškai skirtingai. Skirtingai nuo klasikinių kompiuterių, kuriuose informacija saugoma vienoje iš dviejų būsenų (1 arba 0), kvantiniuose kompiuteriuose informacija yra saugoma. subatominėse dalelėse, kurios laikosi tam tikrų keistų taisyklių, taigi kiekviena iš jų gali būti daugiau nei vienoje būsenoje tuo pačiu metu. Ir dar patraukliau, jų dokumente nurodomas kelias į ateities tyrimus, kurie galėtų parodyti priežastinę asimetriją, Visatoje iš tikrųjų nėra.
Kaip tai?
Labai tvarkingas ir labai atsitiktines sistemas lengva nuspėti. (Pagalvokite apie užsakytą švytuoklę arba kambarį pripildžiusį dujų debesį - netvarkingai.) Šiame darbe tyrėjai pažvelgė į fizines sistemas, turinčias aukso žiedų sutrikimų ir atsitiktinumų lygį - ne per mažai ir ne per daug. (Taigi, kažkas panašaus į besivystančią oro sistemą.) Tai labai sunku suprasti kompiuteriams, sako tyrimo bendraautorius Jayne Thompson, sudėtingumo teoretikas ir fizikas, studijuojantis kvantinę informaciją Singapūro nacionaliniame universitete.
Tada jie bandė išsiaiškinti tų sistemų principus ir ateitį naudodami teorinius kvantinius kompiuterius (fiziniai kompiuteriai nedalyvavo). Šie kvantinių kompiuterių modeliai ne tik sunaudojo mažiau atminties nei klasikiniai kompiuterių modeliai, ji teigė, kad jie sugebėjo bėgti abiem kryptimis per laiką, nenaudodami papildomos atminties. Kitaip tariant, kvantiniai modeliai neturėjo priežastinės asimetrijos.
„Nors klasikinis procesas gali būti neįmanomas viena iš krypčių, - sakė Thompsonas„ Live Science “. - Mūsų rezultatai rodo, kad„ kvantiniai mechaniškai “, procesas gali vykti abiem kryptimis, naudojant labai mažai atminties“.
Ir jei tai tiesa kvantinio kompiuterio viduje, tai pasakytina ir visatoje.
Kvantinė fizika yra labai mažų dalelių - visų labai mažų visatos dalelių - keisto tikimybinio elgesio tyrimas. Ir jei kvantinė fizika yra teisinga visiems kūriniams, kurie sudaro Visatą, tai pasakytina ir apie pačią Visatą, net jei kai kurie keistesni jos padariniai ne visada yra akivaizdūs. Taigi, jei kvantinis kompiuteris gali veikti be priežastinės asimetrijos, tai gali veikti ir Visata.
Žinoma, pamatyti daugybę įrodymų, kaip vieną dieną veiks kvantiniai kompiuteriai, nėra tas pats, kas pamatyti efektą realiame pasaulyje. Tačiau mes dar esame nutolę nuo pakankamai pažengusių kvantinių kompiuterių, kad galėtume naudoti tokius modelius, kuriuos apibūdina šis dokumentas.
Dar daugiau, pasak Thompsono, šis tyrimas neįrodo, kad niekur Visatoje nėra priežastinio asimetrijos. Ji su kolegomis parodė, kad keliose sistemose nėra asimetrijos. Bet ji gali pasakyti, kad yra keletas labai neapibrėžtų kvantinių modelių, kai išryškėja tam tikra priežastinė asimetrija.
„Aš agnostikė šiuo klausimu“, - sakė ji.
Dabar.
Kitas jos tyrimas, pasak jos, yra atsakymas į šį klausimą - išsiaiškinti, ar priežastinis asimetriškumas egzistuoja kokiuose nors kvantiniuose modeliuose.
Šis dokumentas neįrodo, kad laiko nėra arba kad vieną dieną galėsime paslysti atgal. Tačiau atrodo, kad vienas iš svarbiausių mūsų laiko, priežasties ir pasekmių supratimo elementų ne visada veikia taip, kaip seniai spėja mokslininkai, ir gali visai neveikti. Ką tai reiškia laiko formai ir mums visiems, vis dar yra atviras klausimas.
Realioji šio darbo nauda, pasak jos, yra tai, kad kelyje esantys kvantiniai kompiuteriai gali be jokių sunkumų lengvai paleisti daiktų (pvz., Oro) modeliavimą bet kuria kryptimi. Tai būtų pokytis nuo dabartinio klasikinio modeliavimo pasaulio.
