Исследователи доказали, что стрела времени не имеет значения для квантовых компьютеров

Ученые решили разобраться, возможно ли использовать квантовые компьютеры для преодоления одной из самых больших проблем: каузальной асимметрии. Когда вы наблюдаете за ходом событий, ваш мозг начинает предсказывать, что произойдет дальше. Таким образом, когда вы смотрите видеоролик, в котором разворачивается экшн-сцена, вы можете проследить за происходящим и собрать все воедино. Если эту же сцену проиграть в обратную сторону, то чаще всего она не будет иметь смысла. Именно поэтому время не работает тем же образом, когда его поворачивают вспять, согласно физическим предсказаниям.

Некоторые ученые верят в концепцию, известную как стрела времени, означающую, что время всегда движется только в одном направлении и что его обращение изменило бы природу причины и следствия. Это тесно связано с энтропией, но ее мы касаться не будем. Однако, вполне вероятно, что теория стрелы времени не распространяется на квантовую физику – очень странную и необычную по своей сути.

Если вы профессиональный голкипер, вы неплохо предугадываете, куда попадет мяч, движущийся на высокой скорости, до того, как он достигнет цели. Ваш мозг использует наблюдательную информацию о скорости и траектории мяча, чтобы предсказать, куда он в итоге попадет. В этом случае мы также можем использовать эту же информацию, чтобы строить предсказания даже при обращении стрелы времени в обратную сторону.

Когда дело касается одного мяча, движущегося по предсказуемому пути, причинная связь работает одинаково в обоих направлениях. Это даже проще понять, если вы представите сброс футбольного мяча с крыши. Если бы вам показали фотографию мяча на полпути между крышей здания и землей, вы бы запросто предсказали, в какую сторону он будет двигаться вперед или назад во времени – вниз или вверх.

Но, что если речь не о прямых линиях и одиночных дугах траектории? Что если мы подбросим блесток и сделаем снимок в тот момент, когда большинство из них достигнут своей высшей точки? Теоретически, вы могли бы проиграть классическую симуляцию для определения, куда упадет каждая из них при движении вперед, но сделать то же самое в обратную сторону будет гораздо сложнее и потребует намного более мощный компьютерный процессор.

Вот, почему вышеупомянутые исследователи решили узнать, не воспринимают ли квантовые компьютеры стрелу времени иначе. Теоретически возможно, квантовые компьютеры не будут испытывать те же проблемы с каузальной асимметрией, как люди и обычные компьютеры, так как они не используют нашу версию физики. Как выяснилось, это действительно так. По крайней мере, согласно исследованию, опубликованному командой.

Они провели физические предсказания в классических и квантовых системах, чтобы определить, сколько памяти требуют прямые и обратные вычисления. Классические системы подтвердили каузальную асимметрию, и обратные предсказания требовали затрат гораздо больших ресурсов для проведения. Но, когда эксперименты проводили на квантовой компьютерной системе, направление стрелы времени не имело значения. Квантовые компьютеры определяют следствие причины почти так же, как и причину следствия.

«Самое волнующее для нас – возможная связь со стрелой времени. Если каузальная асимметрия присутствует только в классических моделях, это предполагает, что наше восприятие причины и следствия – а значит, времени – может быть результатом применения классического объяснения событий в фундаментально квантовом мире», – говорит Джейн Томпсон, одна из ученых, работавших над проектом.

То есть, согласно исследованию, наше понимание времени основано на очень ограниченном восприятии того, как все на самом деле работает. Вселенная может быть очень неоднозначной, когда дело касается законов Ньютона о движении.