Богу час на пенсію. Фізики створили комп'ютер, який бачить всі варіанти майбутнього

Пам'ятаєте, як доктор Стрендж в Месниках переглядав варіанти майбутнього, щоб зрозуміти, як можна перемогти Таноса? Забудьте. Група фізиків з Австралії і Сінгапуру створила значно продуктивніше рішення

Кажуть, шляхи Господні несповідимі. Можливо. Але тільки не з точки зору квантової фізики. 

Уявіть собі, що перед тим як вийти вранці з дому ви на хвилинку сідаєте в коридорі, закриваєте очі і уявляєте всі варіанти майбутнього, які вас чекають хоча б в найближчі кілька хвилин.

Наприклад, прямо за дверима вас може чекати грабіжник, який стукне вас по голові і пограбує вашу квартиру.

Або в ліфті ви зустрінете дівчину, яка стане коханням усього вашого життя.

Або на вулиці вас зіб'є машина.

Або ви зустрінете мандрівника в часі, який розкриє вам, хто виграє наступний чемпіонат світу з футболу.

Або ...

Ну взагалі, варіантів майбутнього може бути настільки багато, що передбачити їх всі не вистачить ніякої математики.

Чи вистачить?

Дослідники з Університету Гріффіт в Австралії і Наньянського технологічного інституту в Сінгапурі стверджують, що їм вдалося створити функціонуючий квантовий комп'ютер, який вміє генерувати суперпозицію всіх можливих варіантів майбутнього.

Ні, мова не йде про здатність передбачати чуже майбутнє, та й взагалі майбутнє як таке в розумінні людини.

Комп'ютер вміє передбачати всі варіанти майбутнього, які він сам може пережити.

Фото: YouTube

Що саме винайшли?

У своїй роботі, опублікованій в квітневому номері авторитетного видання Nature Communications, вчені описують принцип роботи свого квантового комп'ютера.

На поточний момент він може підтримувати дві суперпозиції для 16 різних ймовірностей.

Коли ми думаємо про майбутнє, ми стикаємося з величезною кількістю ймовірностей, пояснює основну ідею Майл Гу, сінгапурський фізик, один з авторів дослідження.

Гу був основним розробником квантового алгоритму, який лежить в основі роботи комп'ютера.

"Чим далі в майбутнє ми намагаємося заглянути, тим більше зростає кількість цих ймовірностей, - пояснює він. - Наприклад, навіть якщо у нас є всього дві умовні ймовірності для вибору протягом однієї хвилини, то вже через півгодини це дає нам 14 млн варіацій майбутнього. А за добу кількість ймовірностей може перевершити кількість атомів у Всесвіті".

Проаналізувати ці ймовірності за допомогою наявних технологій не уявляється можливим. Але квантовому комп'ютеру це під силу, пояснює Гу, нагадуючи про горезвісного кота Шредінгера, який одночасно і живий і мертвий.

Квантовий комп'ютер використовує квантову суперпозицію. І таким чином, може одночасно розглянути набагато більшу кількість варіантів, ніж традиційні обчислювальні пристрої.

Вчені створили квантовий фотонний обчислювальний пристрій. Потенційні варіанти майбутнього, які є результатом того чи іншого вибору в цьому пристрої відображаються за допомогою розташування фотонів - квантів електромагнітного випромінювання, простіше кажучи, частинок світла.

Експерименти показали, що суперпозиція квантового пристрою є відображенням множинних варіантів майбутнього оцінюваних за ступенем ймовірності, з якою вони можуть трапитися.

Для розрахунків квантовий комп'ютер використовує набагато менше пам'яті, ніж традиційні комп'ютери, володіючи великою перевагою в обчислювальній потужності. Але це не головне.

Існуючі моделі штучного інтелекту навчаються шляхом аналізу одного прикладу за іншим, намагаючись відшукати в них якісь патерни.

Автори роботи стверджують, що квантові суперпозиції дозволяють значною мірою удосконалити процес навчання.

"Співставляючи суперпозиції одну з одною, ми можемо повністю уникнути необхідності розглядати кожну майбутню ймовірність окремо", - пояснює дослідник Фарзад Гафаров з австралійського університету Гріффіт, один з учасників дослідження.

Навіщо це може бути потрібно?

У статті, присвяченій своєму винаходу, вчені описують і його можливі практичні застосування. Зокрема, вони припускають, що подібні квантові системи можу допомогти штучному інтелекту навчатися набагато швидше, ніж це відбувається сьогодні. І таким чином наблизити епоху квантових комп'ютерів.

Автори роботи вважають, що ми навіть не можемо поки що уявити собі всі сфери застосування квантових комп'ютерів у майбутньому.

"Це нагадує мені епоху зародження класичних комп'ютерів в 1960-х, - розмірковує Джофф Прайд, дослідник з університету Гріффіт. - У той час мало хто міг уявити собі, в яких сферах будуть застосовуватися комп'ютери в майбутньому, так і зараз ми не можемо навіть уявити можливості і перспективи квантових комп'ютерів".

Фото: Pixabay

Минуле і майбутнє

Раніше НВ вже писало про експерименти в галузі квантової фізики, які дозволяють зробити висновок про те, що лінійне сприйняття часу, властиве людині, не є єдино вірним.

Наприклад, експеримент з "відкладеним вибором Вілера" дозволяє припустити, що майбутнє може впливати на минуле.

Більше того, австралійські фізики, які поставили цей експеримент, запевняють, що він доводить ілюзорність буття.

"На квантовому рівні реальність не існує, якщо ви її не бачите", - пояснював керівник дослідження Ендрю Траскотт, фізик з Австралійського національного університету в Канберрі.

Суть експерименту, вперше запропонованого американським фізиком-теоретиком Джоном Вілером в 1978 році, полягала в тому, щоб визначити, в який момент атом визначається - поводитися як частинка чи як хвиля.

Дослідники помістили атоми гелію в стан "конденсату Бозе-Ейнштейна", який дозволяє спостерігати квантові ефекти на макроскопічному рівні, а потім видалили всі атоми крім одного.

Потім цей єдиний атом пропустили між двома лазерними променями, які виступали в тій же ролі, в якій дрібна сітка виступає для променів світла. Тобто в ролі нерівномірної решітки.

Потім на шляху атома була додана друга така "сітка". Це призвело до спотворення шляху атома. Він вирушив обома можливим шляхами так, як це зробила б хвиля. Таким чином, атом проходив два різних шляхи.

Однак,під час наступного експерименту другу "сітку" не було додано. І атом вибирав лише один можливий шлях. Поводячись не як хвиля, а як частинка.

Дослідники впевнені - той факт, що друга "сітка" була додана вже після того, як атом перетинав перше "роздоріжжя", передбачає, що атом так і не визначився зі своєю природою до того, як його піддали спостереженню вдруге.

Іншими словами, атом вибирав певний шлях на першому роздоріжжі, а значить, експеримент доводить, що майбутні вимірювання можуть впливати на минуле атома, впевнені дослідники.

Якщо розглядати дослідження про вплив майбутнього на минуле і дослідження про можливість передбачення всіх варіантів майбутнього за допомогою квантової суперпозиції, то можна (звичайно, з певною сміливістю) припустити, що загальноприйняті уявлення про лінійність часу і непохитність причинно-наслідкових зв'язків, до яких ми звикли, дещо поверхові.

Ну а далі можна припустити, що шляхи Господні дуже навіть сповідувані. Аби для операцій з квантовою суперпозицією вистачало обчислювальних потужностей.