เทคนิคใหม่สำหรับการคำนวณควอนตัมสามารถเปิดรูปแบบทั้งหมดของการเคลื่อนไหวของเวลาในจักรวาล
นี่คือสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นจริงนาน: เวลาทำงานในทิศทางเดียว ในทิศทางอื่น ๆ ? ไม่เท่าไร.
นั่นเป็นเรื่องจริงในชีวิต (วันอังคารกลิ้งเข้าสู่วันพุธปี 2018 ถึงปี 2019 เยาวชนเข้าสู่วัยชรา) และมันเป็นเรื่องจริงในคอมพิวเตอร์คลาสสิค นั่นหมายความว่าอย่างไร? ง่ายกว่าสำหรับซอฟต์แวร์ที่ใช้งานบนแล็ปท็อปของคุณเพื่อคาดการณ์ว่าระบบที่ซับซ้อนจะมีการเคลื่อนย้ายและพัฒนาในอนาคตได้อย่างไร คุณสมบัติของเอกภพที่นักทฤษฎีเรียกว่า "ความไม่สมดุลเชิงสาเหตุ" เรียกร้องให้ใช้ข้อมูลมากขึ้นและมีการคำนวณที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวตลอดเวลามากกว่าที่จะเคลื่อนไหวในทิศทางอื่น (การพูดที่เป็นจริงการก้าวไปข้างหน้าตรงเวลาง่ายขึ้น)
สิ่งนี้มีผลกระทบในชีวิตจริง นักอุตุนิยมวิทยาสามารถทำงานได้ดีพอสมควรในการทำนายว่าฝนจะตกในห้าวันจากข้อมูลเรดาร์สภาพอากาศในปัจจุบันหรือไม่ แต่ขอให้นักอุตุนิยมวิทยาคนเดียวกันรู้ว่าฝนตกเมื่อห้าวันก่อนโดยใช้ภาพเรดาร์ของวันนี้หรือไม่? นั่นเป็นงานที่ท้าทายมากขึ้นต้องใช้ข้อมูลมากขึ้นและคอมพิวเตอร์ที่ใหญ่กว่ามาก
นักทฤษฎีสารสนเทศสงสัยว่านานมาแล้วที่ความไม่สมดุลเชิงสาเหตุอาจเป็นคุณลักษณะพื้นฐานของจักรวาล นานมาแล้วในปี 1927 นักฟิสิกส์ Arthur Eddington แย้งว่าความไม่สมดุลนี้เป็นเหตุผลที่เราก้าวไปข้างหน้าตลอดเวลาและไม่ย้อนกลับ หากคุณเข้าใจจักรวาลในฐานะคอมพิวเตอร์ยักษ์ที่คำนวณตลอดเวลามันจะง่ายกว่าเสมอ - ใช้ทรัพยากรน้อยลง - เพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ไหลไปข้างหน้า (สาเหตุแล้วส่งผล) กว่าด้านหลัง (ผลแล้วทำให้เกิด) ความคิดนี้เรียกว่า "ลูกศรของเวลา"
แต่กระดาษใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันที่ 18 กรกฎาคมในวารสาร Physical Review X เปิดประตูสู่ความเป็นไปได้ที่ลูกศรนั้นเป็นสิ่งประดิษฐ์ของการคำนวณสไตล์คลาสสิก - มีบางสิ่งที่ดูเหมือนว่าเราจะเป็นเช่นนั้นเพราะเครื่องมือ จำกัด ของเรา
ทีมนักวิจัยพบว่าในบางสถานการณ์สาเหตุความไม่สมดุลของสาเหตุหายไปในคอมพิวเตอร์ควอนตัมซึ่งคำนวณด้วยวิธีที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง - ไม่เหมือนกับคอมพิวเตอร์แบบเก่าที่ข้อมูลถูกจัดเก็บในหนึ่งในสองสถานะ (1 หรือ 0) ด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัม ในอนุภาคของอะตอมย่อยที่เป็นไปตามกฎที่แปลกประหลาดบางอย่างและแต่ละคนสามารถอยู่ในสถานะมากกว่าหนึ่งในเวลาเดียวกัน และยิ่งน่าหลงใหลยิ่งขึ้นกระดาษของพวกเขาชี้ไปที่การวิจัยในอนาคตที่อาจแสดงถึงความไม่สมดุลเชิงสาเหตุไม่ได้มีอยู่จริงในจักรวาลเลย
วิธีที่ว่า?
ระบบที่เป็นระเบียบและสุ่มมากนั้นง่ายต่อการคาดเดา (ลองนึกถึงลูกตุ้ม - สั่ง - หรือกลุ่มก๊าซที่เต็มไปด้วยห้อง - ไม่เป็นระเบียบ) ในบทความนี้นักวิจัยได้ศึกษาระบบทางกายภาพที่มีระดับความผิดปกติและแบบแผนของสาวน้อยไม่น้อยเกินไปและไม่มากเกินไป (ดังนั้นสิ่งที่คล้ายกับระบบสภาพอากาศกำลังพัฒนา) สิ่งเหล่านี้เป็นเรื่องยากสำหรับคอมพิวเตอร์ที่จะทำความเข้าใจ Jayne Thompson ผู้ร่วมเขียนการศึกษากล่าวว่านักทฤษฎีที่ซับซ้อนและนักฟิสิกส์กำลังศึกษาข้อมูลควอนตัมที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์
ถัดไปพวกเขาพยายามหาอดีตและอนาคตของระบบเหล่านั้นโดยใช้คอมพิวเตอร์เชิงควอนตัมเชิงทฤษฎี (ไม่มีคอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้อง) คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นนี้ไม่เพียง แต่ใช้หน่วยความจำน้อยกว่ารุ่นคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิคเท่านั้นเธอยังกล่าวอีกว่าพวกเขาสามารถทำงานในทิศทางใดช่วงหนึ่งได้ตลอดเวลาโดยไม่ต้องใช้หน่วยความจำเพิ่มเติม กล่าวอีกนัยหนึ่งควอนตัมแบบจำลองไม่มีความไม่สมดุลเชิงสาเหตุ
"ในขณะที่คลาสสิกมันเป็นไปไม่ได้ที่กระบวนการจะไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง" ธ อมป์สันบอกกับวิทยาศาสตร์สด "ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่า 'ควอนตัมเชิงกล' กระบวนการสามารถไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งโดยใช้หน่วยความจำน้อยมาก
และถ้ามันเป็นเรื่องจริงในคอมพิวเตอร์ควอนตัมมันก็เป็นเรื่องจริงในจักรวาลเธอพูด
ควอนตัมฟิสิกส์คือการศึกษาพฤติกรรมที่น่าจะเป็นของอนุภาคขนาดเล็กมาก - อนุภาคเล็ก ๆ ทั้งหมดในจักรวาล และถ้าควอนตัมฟิสิกส์เป็นจริงสำหรับชิ้นส่วนทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นเอกภพมันเป็นความจริงสำหรับเอกภพเองแม้ว่าเอฟเฟกต์ที่แปลกประหลาดบางอย่างไม่ชัดเจนสำหรับเรา ดังนั้นหากคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำงานได้โดยไม่สมส่วนสาเหตุแล้วจักรวาลก็สามารถทำได้
แน่นอนว่าการได้เห็นบทพิสูจน์มากมายเกี่ยวกับการทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในแต่ละวันจะไม่เหมือนกับสิ่งที่เห็นในโลกแห่งความเป็นจริง แต่เราก็ยังห่างไกลจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ก้าวหน้าพอที่จะเรียกใช้แบบจำลองที่กล่าวถึงในบทความนี้ได้
ยิ่งไปกว่านั้น Thompson กล่าวว่าการวิจัยนี้ไม่ได้พิสูจน์ว่าไม่มีความไม่สมดุลเชิงสาเหตุใด ๆ ในจักรวาล เธอและเพื่อนร่วมงานของเธอแสดงให้เห็นว่าไม่มีความไม่สมดุลในระบบจำนวนหนึ่ง แต่เป็นไปได้ที่เธอพูดว่ามีควอนตัมกระดูกเปลือยเปล่าบางตัวที่มีความไม่สมมาตรเชิงสาเหตุเกิดขึ้น
“ ฉันไม่เชื่อเรื่องพระเจ้าในจุดนั้น” เธอกล่าว
สำหรับตอนนี้.
เธอกล่าวขั้นต่อไปของการวิจัยนี้คือเพื่อตอบคำถามนั้น - เพื่อค้นหาว่าความไม่สมดุลเชิงสาเหตุมีอยู่ในแบบจำลองควอนตัมหรือไม่
บทความนี้ไม่ได้พิสูจน์ว่าไม่มีเวลาหรือเราจะสามารถย้อนกลับไปได้ แต่ดูเหมือนว่าจะแสดงให้เห็นว่าหนึ่งในหน่วยการสร้างที่สำคัญของความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเวลาสาเหตุและผลกระทบไม่ได้ทำงานในแบบที่นักวิทยาศาสตร์คาดเดามานาน - และอาจไม่ได้ผลเช่นนั้น สิ่งที่มีความหมายต่อรูปร่างของเวลาและส่วนที่เหลือของเรายังคงเป็นคำถามเปิด
เธอกล่าวว่าประโยชน์ในทางปฏิบัติที่แท้จริงของงานนี้คือวิธีที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมทางถนนอาจจะสามารถจำลองสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างง่ายดาย (เช่นสภาพอากาศ) ในทิศทางใดเวลาหนึ่งโดยไม่มีปัญหาร้ายแรง นั่นจะเป็นการเปลี่ยนแปลงของทะเลจากโลกจำลองคลาสสิคปัจจุบัน
