Όταν ο Mile Gu ξεκινήσει τον νέο του υπολογιστή, μπορεί να δει το μέλλον. Τουλάχιστον, 16 πιθανές εκδόσεις του - όλες ταυτόχρονα.
Ο Γκου, βοηθός καθηγητής φυσικής στο Nanyang Technological University της Σιγκαπούρης, εργάζεται στον κβαντικό υπολογισμό. Αυτός ο κλάδος της επιστήμης χρησιμοποιεί τους παράξενους νόμους που διέπουν τα μικρότερα σωματίδια του σύμπαντος για να βοηθήσουν τους υπολογιστές να υπολογίσουν πιο αποτελεσματικά.
Σε αντίθεση με τους κλασσικούς υπολογιστές, οι οποίοι αποθηκεύουν πληροφορίες ως δυαδικά ψηφία (δυαδικά ψηφία 0 ή 1), οι κβαντικοί υπολογιστές κωδικοποιούν πληροφορίες σε κβαντικά δυαδικά ψηφία ή qubits. Αυτά τα υποατομικά σωματίδια, χάρη στους περίεργους νόμους της κβαντικής μηχανικής, μπορούν να υπάρξουν σε μια υπέρθεση δύο διαφορετικών καταστάσεων ταυτόχρονα.
Ακριβώς όπως η υποθετική γάτα του Schrödinger ήταν ταυτόχρονα νεκρή και ζωντανή μέχρι να ανοίξει κάποιος το κιβώτιο, ένα qubit σε μια υπέρθεση μπορεί να ισούται με το 0 και το 1 μέχρι να μετρηθεί. Η αποθήκευση πολλών διαφορετικών αποτελεσμάτων σε ένα μόνο qubit θα μπορούσε να εξοικονομήσει έναν τόνο μνήμης σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς υπολογιστές, ειδικά όταν πρόκειται για σύνθετες προβλέψεις.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 9 Απριλίου στο περιοδικό Nature Communications, ο Gu και οι συνεργάτες του κατέδειξαν αυτή την ιδέα χρησιμοποιώντας ένα νέο κβαντικό προσομοιωτή που μπορεί να προβλέψει τα αποτελέσματα 16 διαφορετικών προθεσμιακών συμβολαίων (το ισοδύναμο, μια κβαντική υπέρθεση. Αυτά τα πιθανά μελλοντικά πρότυπα κωδικοποιήθηκαν σε ένα μόνο φωτόνιο (ένα κβαντικό σωματίδιο φωτός) το οποίο μετακινήθηκε ταυτόχρονα με πολλαπλά μονοπάτια, περνώντας από διάφορους αισθητήρες. Στη συνέχεια, οι ερευνητές προχώρησαν ένα βήμα παραπέρα, πυροδοτώντας δύο φωτόνια δίπλα-δίπλα και παρακολουθώντας πώς τα δυνητικά μελλοντικά οφέλη κάθε φωτονίου αποκλίνουν κάτω από ελαφρώς διαφορετικές συνθήκες.
"Είναι κάτι σαν το Doctor Strange στον κινηματογράφο" Avengers: Infinity War ", ο Gu είπε την Live Science. Πριν από μια κλιμακωτή μάχη σε αυτή την ταινία, ο διηγημένος γιατρός προσβλέπει εγκαίρως για να δει 14 εκατομμύρια διαφορετικά μέλλοντα, ελπίζοντας να βρει εκείνο όπου οι ήρωες νικήσουν τον μεγάλο baddie. "Κάνει έναν συνδυασμένο υπολογισμό όλων αυτών των δυνατοτήτων για να πει," Εντάξει, αν αλλάξω την απόφασή μου με αυτόν τον μικρό τρόπο, πόσο θα αλλάξει το μέλλον; " Αυτή είναι η κατεύθυνση προς την οποία κινείται προς τα εμπρός η προσομοίωση. "
Αναστροφή ενός κβαντικού νομίσματος
Οι ερευνητές εξέτασαν τη μηχανή κβαντικής πρόβλεψης χρησιμοποιώντας ένα κλασικό μοντέλο που ονομάζεται διαταραγμένο νόμισμα.
"Φανταστείτε ότι υπάρχει ένα κουτί, και μέσα του είναι ένα ενιαίο νόμισμα", είπε ο Gu. "Σε κάθε βήμα της διαδικασίας, κάποιος κουνάει το κιβώτιο λίγο, οπότε το νόμισμα έχει μικρή πιθανότητα ανατροπής".
Σε αντίθεση με μια παραδοσιακή εκτίναξη κερμάτων, στην οποία το αποτέλεσμα έχει πάντα ίσες πιθανότητες να είναι είτε κεφάλια είτε ουρές, το αποτέλεσμα κάθε διαταραγμένης ανάληψης κερμάτων εξαρτάται από την κατάσταση κατά την οποία το κέρμα ήταν στο προηγούμενο βήμα. Εάν το κέρμα αναπηδήσει από τα κεφάλια στις ουρές κατά τη διάρκεια του τρίτου κούνημα του κιβωτίου, για παράδειγμα, τότε το τέταρτο κούνημα θα ήταν πιθανό να παραμείνει ουρές.
Οι ερευνητές διεξήγαγαν δύο διαφορετικές εκδοχές του πειράματος κερμάτων, ένα από το οποίο το κιβώτιο τράβηξε λίγο πιο έντονα και ένα άλλο με πιο αδύναμες jiggles. Σε κάθε πείραμα, το κιβώτιο τσακίστηκε τέσσερις φορές, παρέχοντας 16 πιθανούς συνδυασμούς κεφαλών και ουρών. Μετά το τέταρτο βήμα, η ομάδα κωδικοποίησε την υπέρθεση όλων των 16 αποτελεσμάτων σε ένα μόνο φωτόνιο, επιδεικνύοντας ταυτόχρονα την πιθανότητα κάθε πιθανής έκβασης με βάση τη δύναμη με την οποία το κιβώτιο κλονίστηκε.
Τέλος, η ομάδα συνδύασε τις υπερθέσεις του έντονα κλονισμένου νομίσματος και το ασθενώς κλονισμένο νόμισμα για να δημιουργήσει έναν κύριο χάρτη πιθανών μελλοντικών προοπτικών.
"Αυτό μας έδειξε πόσο γρήγορα τα futures αποκλίνονταν ανάλογα με το πόσο σκληρά κούνησα το κουτί σε κάθε βήμα", δήλωσε ο Gu.
Αυτή τη στιγμή, οι περιορισμοί στην υπολογιστική ισχύ σημαίνουν ότι ο προσομοιωτής της ομάδας μπορεί να εξετάσει μόνο 16 πιθανά συμβόλαια μελλοντικής εκπλήρωσης ταυτόχρονα. Μια μέρα όμως, καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονται μεγαλύτεροι, πιο ισχυροί και πιο συνηθισμένοι, οι προσομοιωτές όπως αυτό θα μπορούσαν να επεκταθούν για να δουν απεριόριστα πολλά μέλλοντα ταυτόχρονα, δήλωσε ο Gu. Αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει σε πράγματα όπως η πρόβλεψη του καιρού ή η πραγματοποίηση πιο ενημερωμένων επενδύσεων στο χρηματιστήριο. Θα μπορούσε ακόμη και να συμβάλει στη βελτίωση της εκμάθησης μηχανών, η οποία αφορά μόνο τη διδασκαλία της τεχνητής νοημοσύνης για να κάνει καλύτερες και καλύτερες προβλέψεις.
Όλα αυτά είναι "εξαιρετικά διερευνητικά", πρόσθεσε ο Gu, και θα απαιτήσει πολλά περαιτέρω πειραματισμό για να καταλάβουμε όλες τις εφαρμογές του κβαντικού προσομοιωτή. Δυστυχώς, το πεπρωμένο αυτού του σαφούς υπολογιστή είναι ένα μέλλον που παραμένει μυστήριο.
