Az ok-okozati viszonyok felcserélése nem okoz gondot a kvantum-számítógépeknek

Ha visszafelé játszanánk le egy videót, az sok embert összezavarna – azonban egy kvantum-számítógépnek nem jelentene problémát. Legalábbis erre az eredményre jutott a Szingapúr Nemzeti Egyetem és a Nanyang Technológiai Egyetem új kutatása.

A nemzetközi csapat kutatása megmutatta, hogy a kvantum számítógépek kevésbé függnek az idő nyilától, mint a klasszikus számítógépek. Bizonyos esetekben ez azt jelenti, hogy a kvantum számítógépeknél nem kell megkülönböztetni az okokat és az okozatokat.

Az új kutatást egy majdnem tíz évvel ezelőtti felfedezés inspirálta, amelyet James Crutchfield és John Mahoney, a kaliforniai egyetem tudósai tettek. Megmutatták, hogy sok statisztikai adatszekvencia egy belső idősávval rendelkezik. Egy megfigyelő, aki az elejétől a végéig lejátszott adatokat látja, mint például egy film kockái, modellezheti, hogy mi fog következni, és ehhez csupán csekély mennyiségű memóriára van szükség. Az a megfigyelő, aki megpróbálja a rendszert fordított helyzetben modellezni, sokkal nehezebb helyzetben lesz.

Ezt a jelenséget nevezik ok-okozati aszimmetriának. A hatás magától értetődőnek hangozhat, mivel ahogy az időt megfordítjuk az adott hatásokból kellene kikövetkeztetnünk az okokat. Ez nem meglepő módon sokkal nehezebb feladat mint megállapítani egy kiváltó ok hatásait. A mindennapi életben is egyszerűbb előrelátnunk, hogy mi fog történni – ha figyelembe vesszük, hogy éppen mi történik és korábban mi történt.

Azonban a kutatók mindig nagy érdeklődéssel fogadják az időhöz köthető aszimmetriák felfedezését, mivel a fizika alaptörvényei ambivalensek arra nézve, hogy milyen irányban haladunk az időben.

“Ha a fizika nem határozza meg az idő irányát, akkor honnan jön ez az ok-okozati aszimmetria – az ok és okozat megfordításához szükséges memóriatöbbletből?” tette fel a kérdést Mile Gu, a kutatás vezetője.

Az ok-okozati aszimmetria első kísérletei még a klasszikus fizika modelljein alapultak, viszont a kutatók most egy közreműködés keretében megvizsgálták, hogy mi történik, hogyha a kvantum mechanika elveit veszik alapul.

Az eredmények lényeges különbségekről számoltak be. A kvantum fizikán alapuló módszereknél már nem volt szükség a memóriatöbbletre az idő megfordításához. Az eredmények szerint a visszafelé irányt szimuláló kvantum modellek mindig jobban teljesítettek, mint a velük versenyző hagyományos modellek.

A munkának mélyreható következményei lehetnek a fizikára nézve is. Mivel az eredmények arra utalnak, hogy a klasszikus modellekben talált ok-okozati aszimmetriák valójában annak köszönhetőek, hogy egy alapvetően kvantum világot próbálunk klasszikus keretek közé szorítani.

A kutatók ezután azt tervezik, hogy más fizikai területek hasonló problémáit is megvizsgálják a módszerükkel. Ezek közül a legikonikusabb a termodinamika idő nyila, ami ugye azt az elméletet veti fel, hogy egy rendszer entrópiája folyamatosan emelkedik. Amíg az ok-okozati aszimmetria nem egyenlő a termodinamika idő nyilával, addig a kapcsolat lehet a kettő között. Ez azért is tűnik valószínűnek, mivel az információt rögzítő klasszikus modellek általánosan nagyobb entrópiát okoznak.

Az eredményeknek praktikus felhasználásuk is lehet azáltal, hogy megmutatják bizonyos helyzetekben a kvantum szimulációk használata lényegesen hatékonyabb lehet, mint amire most a klasszikus számítógépek modelljei képesek lennének.

Forrás: journals.aps.org Kép: APS/Alan Stonebraker

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.