Come I Computer Quantici Potrebbero Uccidere La Freccia Del Tempo

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Una nuova tecnica per l'informatica quantistica potrebbe aprire il nostro intero modello di come il tempo si muove nell'universo.

Una nuova tecnica per l'informatica quantistica potrebbe aprire il nostro intero modello di come il tempo si muove nell'universo.

Ecco cosa sembra lungo essere vero: il tempo funziona in una direzione. L'altra direzione? Non così tanto.

È vero nella vita. (Il martedì arriva al mercoledì, 2018 nel 2019, i giovani fino alla vecchiaia.) Ed è vero in un computer classico. Cosa significa? È molto più facile per un po 'di software in esecuzione sul tuo laptop per prevedere come si muoverà e si svilupperà in futuro un sistema complesso piuttosto che ricreare il suo passato. Una proprietà dell'universo che i teorici chiamano "asimmetria causale" richiede che siano necessarie molte più informazioni - e calcoli molto più complessi - per muoversi in una direzione nel tempo piuttosto che muoversi nell'altra. (In pratica, andare avanti nel tempo è più facile.)

Questo ha conseguenze nella vita reale. I meteorologi possono fare un lavoro ragionevolmente buono di prevedere se pioverà in cinque giorni sulla base dei dati del radar meteorologico di oggi. Ma chiedi agli stessi meteorologi di capire se ha piovuto cinque giorni fa usando le immagini radar di oggi? Questo è un compito molto più impegnativo, che richiede molti più dati e computer molto più grandi. [I 18 più grandi misteri irrisolti in fisica]

I teorici dell'informazione sospettarono per molto tempo che l'asimmetria causale potesse essere una caratteristica fondamentale dell'universo. Già nel 1927, il fisico Arthur Eddington sostenne che questa asimmetria è la ragione per cui avanziamo solo nel tempo, e mai indietro. Se capisci che l'universo come un gigantesco computer calcola costantemente il suo percorso nel tempo, è sempre più facile - meno dispendioso in termini di risorse - che le cose scorrano in avanti (causa, poi effetto) piuttosto che indietro (effetto, quindi causa). Questa idea è chiamata la "freccia del tempo".

Ma un nuovo articolo, pubblicato il 18 luglio sulla rivista Physical Review X, apre la porta alla possibilità che quella freccia sia un artefatto del calcolo in stile classico - qualcosa che ci è apparso solo per i nostri strumenti limitati.

Un team di ricercatori ha scoperto che in determinate circostanze l'asimmetria causale scompare all'interno dei computer quantistici, che calcolano in un modo completamente diverso. A differenza dei computer classici in cui le informazioni sono memorizzate in uno dei due stati (1 o 0), con i computer quantici, le informazioni vengono memorizzate in particelle subatomiche che seguono alcune regole bizzarre e quindi ognuna può essere in più di uno stato allo stesso tempo. E, ancor più seducente, il loro articolo indica la strada verso una ricerca futura che potrebbe mostrare che l'asimmetria causale non esiste affatto nell'universo.

Com'è quello?

Sistemi molto ordinati e molto casuali sono facili da prevedere. (Pensa a un pendolo - ordinato - oa una nuvola di gas che riempie una stanza - disordinato). In questo documento, i ricercatori hanno esaminato i sistemi fisici che avevano un livello di disordine e casualità da riccioli d'oro - non troppo poco, e non troppo. (Quindi, qualcosa come un sistema meteorologico in via di sviluppo.) Questi sono molto difficili da capire per i computer, ha detto il coautore dello studio Jayne Thompson, un teorico della complessità e fisico che studia le informazioni quantistiche presso l'Università Nazionale di Singapore. [Wacky Physics: The Coolest Little Particles in Nature]

Successivamente, hanno cercato di capire il passato e il futuro di quei sistemi usando i computer quantistici teorici (nessun computer fisico coinvolto). Non solo questi modelli di computer quantistici usano meno memoria dei modelli di computer classici, ha detto, sono stati in grado di funzionare in entrambe le direzioni nel tempo senza utilizzare memoria extra. In altre parole, i modelli quantistici non avevano asimmetria causale.

"Mentre classicamente, potrebbe essere impossibile che il processo vada in una delle direzioni [nel tempo]", ha detto Thompson a WordsSideKick.com, "i nostri risultati mostrano che" quantisticamente meccanicamente "il processo può andare in entrambe le direzioni usando pochissima memoria ".

E se questo è vero all'interno di un computer quantistico, questo è vero nell'universo, ha detto.

La fisica quantistica è lo studio degli strani comportamenti probabilistici di particelle molto piccole - tutte le particelle molto piccole dell'universo. E se la fisica quantistica è vera per tutti i pezzi che compongono l'universo, è vera per l'universo stesso, anche se alcuni dei suoi effetti più bizzarri non sono sempre ovvi per noi. Quindi, se un computer quantistico può operare senza un'asimmetria causale, può farlo anche l'universo.

Ovviamente, vedere una serie di prove su come un giorno i computer quantici funzioneranno non è la stessa cosa che vedere l'effetto nel mondo reale. Ma siamo ancora molto lontani dai computer quantistici abbastanza avanzati per eseguire il tipo di modelli descritti in questo documento, hanno detto.

Inoltre, ha detto Thompson, questa ricerca non dimostra che non vi sia asimmetria causale in nessun luogo dell'universo. Lei e i suoi colleghi hanno dimostrato che non c'è asimmetria in una manciata di sistemi. Ma è possibile, ha detto, che ci siano dei modelli quantistici molto scheletrici in cui emerga qualche asimmetria causale.

"Sono agnostico su questo punto", ha detto.

Per adesso.

Il prossimo passo per questa ricerca, ha detto, è di rispondere a questa domanda - per capire se l'asimmetria causale esiste in qualsiasi modello quantistico.

Questo documento non dimostra che il tempo non esiste, o che un giorno saremo in grado di scivolare indietro attraverso di esso.Ma sembra dimostrare che uno degli elementi chiave della nostra comprensione del tempo, della causa e dell'effetto, non sempre funziona nel modo in cui gli scienziati hanno a lungo presunto - e potrebbe non funzionare affatto in questo modo. Ciò che questo significa per la forma del tempo, e per il resto di noi, è ancora una questione aperta.

Il vero vantaggio pratico di questo lavoro, ha detto, è che lungo la strada i computer quantistici potrebbero essere in grado di eseguire facilmente simulazioni di cose (come il tempo) in entrambe le direzioni nel tempo, senza serie difficoltà. Sarebbe un cambiamento epocale dall'attuale mondo della modellazione classica.

Originariamente pubblicato su Scienza dal vivo.


Supplemento Di Video: A Conversation about Race SUB ITA.




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