"Подписывайтесь на канал и лайкайте записи. Это поможет развитию, и статей будет больше! Благодарю "
Посмотрите фильм в обратном направлении, и вы вероятно смутитесь - но квантовый компьютер этого не сделает. Это заключение исследователя Майл Гу в Центре квантовых технологий (CQT) в Национальном университете Сингапура и Технологическом университете в Наньяне и сотрудниках.
В исследовании, опубликованном 18 июля в «Physical Review X», международная команда показывает, что квантовый компьютер затрачивает меньше времени, чем классический компьютер. В некоторых случаях, как будто квантовому компьютеру вообще не нужно различать причины и следствия.
Новая работа вдохновлена влиятельным открытием, сделанным почти десять лет назад учеными Джеймсом Крачфилдом и Джоном Махони в Университете Калифорнии, Дэвис. Они показали, что многие статистические последовательности данных будут иметь встроенную стрелку времени. Наблюдатель, который видит данные, воспроизводимые от начала до конца, как и кадры фильма, может моделировать то, что будет дальше, используя лишь скромный объем памяти о том, что произошло раньше. Наблюдатель, который пытается смоделировать систему в обратном направлении, имеет гораздо более сложную задачу - потенциально необходимо отслеживать на порядок больше информации.
Это открытие стало известно как «причинная асимметрия». Это кажется интуитивным. В конце концов, моделирование системы, когда время идет назад, похоже на попытку вывести причину из-за следствий. Мы привыкли находить это более сложным, чем прогнозирование следствия от причины. В повседневной жизни понимание того, что будет дальше, легче, если вы знаете, что только что произошло, и что произошло до этого.
Однако исследователи всегда заинтригованы, чтобы обнаружить асимметрии, связанные с упорядочением времени. Это связано с тем, что фундаментальные законы физики неоднозначны относительно того, движется ли время вперед или назад.
«Когда физика не навязывает никакого направления времени, откуда тогда возникает каузальная асимметрия - накладные расходы памяти, необходимые для устранения причины и следствия?» спрашивает Гу.
Первые исследования причинно-следственной асимметрии использовали модели с классической физикой для генерации предсказаний. Crutchfield и Mahoney объединились с Гу и сотрудниками Jayne Thompson, Andrew Garner и Vlatko Vedral в CQT, чтобы выяснить, изменила ли квантовая механика ситуацию.
Они обнаружили, что это так. Модели, использующие квантовую физику, доказывает команда, могут полностью уменьшить накладные расходы памяти. Квантовая модель, вынужденная эмулировать процесс в обратном времени, всегда будет превосходить классическую модель, моделирующую процесс в прямом времени.
Работа имеет некоторые глубокие последствия. «Самое интересное для нас - это возможная связь со стрелой времени», - говорит Томпсон, первый автор работы. «Если каузальная асимметрия встречается только в классических моделях, это предполагает наше восприятие причины и следствия, и, таким образом, время может появиться в результате применения классического объяснения событий в фундаментально квантовом мире», - говорит она.
Затем команда хочет понять, как это связано с другими идеями времени. «У каждого сообщества есть своя стрела времени, и каждый хочет объяснить, откуда они родом, - говорит Ведрал. Crutchfield и Mahoney назвали причинную асимметрию примером временной «колючей стрелы».
Наиболее знаковым является «термодинамическая стрела». Это исходит из того, что беспорядок или энтропия всегда будут возрастать - немного здесь и там, во всем, что происходит, пока Вселенная не закончится как один большой, горячий беспорядок. Хотя каузальная асимметрия не совпадает с термодинамической стрелкой, они могут быть взаимосвязаны. Классические модели, которые отслеживают больше информации, также порождают больший беспорядок. «Это указывает на то, что причинная асимметрия может иметь энтропийные последствия», - говорит Томпсон.
Результаты могут также иметь практическое значение. Устранение классических накладных расходов для устранения причин и следствий может помочь квантовому моделированию. «Как будто мы играем в кино в обратном порядке, иногда нам может потребоваться осмыслить вещи, которые представлены в том порядке, который по своей сути трудно моделировать. В таких случаях квантовые методы могут оказаться значительно более эффективными, чем их классические коллеги», говорит Гу.
Подписывайтесь на канал и лайкайте записи. Это поможет развитию, и статей будет больше! Благодарю
