Mokslo ir technologijų pasaulis

Jei esate fizikas, ateitį numatyti lengva. Sudaužykite stiklinę ir galite būti tikras, kad ji pažirs į daugybę šukių, jei žinote pradines sąlygas. Praeitį sužinoti sunkiau – reikėtų nepalyginamai daugiau informacijos, norint iš krūvos šukių surinkti stiklinę.

Dėl šios „priežastinės asimetrijos” lengviau nustatyti priežastį ir pasekmę ir taip surikiuoti įvykius. Bet kvantiniame pasaulyje tokių dalykų nėra, sako Mile Gu iš Nanyang technologijos universiteto Singapūre. Kvantinėje fizikoje tiek pat informacijos naudojama įvykio sekimui ir į ateitį ir atgal. Tai gali paveikti tai, kaip mes patys suvokiame laiką.

Gu su kolegomis išsiaiškino, kad kvantiniu kompiuteriu modeliuojant sistemą, kuri klasikiniam kompiuteriui atrodo priežastingai asimetriška, asimetrija gali išnykti. Kartais reikiamos informacijos apimtis abiem laiko kryptimis yra vienoda, tad nėra priežasties ir pasekmės koncepcijos.

Kvantinis filmas

Gu įprastos fizikos modeliavimą lygina su filmo žiūrėjimu. „Stebint filmą teisinga kryptimi, jis atrodo daug logiškesnis,” sako jis. Bet kvantiniam filmui abi kryptys tokios pat logiškos.

Jo komanda šią idėją patikrino paprasta sistema, nuliukų ir vienetukų sąrašu. Įsivaizduokite, kad nuliukai ir vienetukai yra iš pietų į šiaurę vedančio tako plytelės. Jums reikia užbraukti kiekvieną nulį, gulintį šiauriau vieneto.

Einant pirmyn, iš pietų šiaurėn, tai nesunku – jei paskutinė plytelė, ant kurios užlipote buvo vienetas, o dabar stovite ant nulio, galite jį išbraukti. Bet jei eisite priešinga kryptimi, iš šiaurės į pietus, reikės žinoti, kokia bus kita, piečiau esanti, plytelė, dar jos nepasiekus. Todėl klasikinėse sistemose daugiau informacijos reikia judant atgal, nei į priekį.

Vaikščiojant bet kuria kryptimi kvantinėje sistemoje, visos plytelės su nuliais atsiranda susietose kvantinėse būsenose, išbrauktos ir neišbrauktos tuo pat metu. Susietumas šiek tiek šios informacijos saugo, tad naudojama mažiau atminties, sako Gu.

Dėl keistųjų kvantinės fizikos savybių, visų plytelių informacijai susirinkus kvantinėje būsenoje, šios būsenos išmatavimas sukuria teisingą atsakymą, kuria kryptimi bekeliautumėte, sako jis.

„Tai svarbi kvantinės kompiuterijos skaičiavimų sritis – išvysti, kai sukursime juos, kam jie tiks,” sako Gu. „Sistemos su priežastine asimetrija yra problemų klasė, kurioje kvantinės mašinos gali būti gerokai pranašesnės.”

Kvantiniam modeliui visada reikės mažiau atminties nei klasikiniam, tad kvantiniu kompiuteriu modeliuojant priešinga kryptimi vykstantį procesą, reikės mažiau informacijos, nei klasikiniu kompiuteriu modeliuojant įprasta kryptimi vykstantį procesą. Kartais kvantiniam kompiuteriui reikės tiek pat atminties modeliuojant tiek pirmyn, tiek atgal, taip visiškai panaikinant priežastinę asimetriją.

Tai reiškia, kad kartais mūsų priežasties ir pasekmės suvokimas gali kilti iš mūsų negebėjimo informaciją apdoroti kvantiniu būdu. „Juntame šią asimetriją, nes protaujame klasikiniu būdu,” sako Gu.
„Gal, jei mums būtų išsivystęs kvantinis mechaninis protas, nesuvoktume laiko.”

Kiti nėra tuo tikri. „Nemanau, kad šis darbas kelia kokias nors filosofines implikacijas,” abejoja Howardas Wisemanas iš Griffith universiteto Australijoje – galiausiai, juk tokie dideli objektai, kaip mes, kvantinio pasaulio tiesiogiai pajusti negali.

Leah Crane

www.newscientist.com

▲