Yurii Mongol
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Quando Mile Gu avvia il suo nuovo computer, può vedere il futuro. Almeno 16 versioni possibili di esso - tutte allo stesso tempo.
Gu, assistente professore di fisica alla Nanyang Technological University di Singapore, lavora nel campo dell'informatica quantistica. Questo ramo della scienza utilizza le strane leggi che governano le particelle più piccole dell'universo per aiutare i computer a calcolare in modo più efficiente.
A differenza dei computer classici, che memorizzano le informazioni come bit (cifre binarie di 0 o 1), i computer quantistici codificano le informazioni in bit quantistici o qubit. Queste particelle subatomiche, grazie alle strane leggi della meccanica quantistica, possono esistere in una sovrapposizione di due stati diversi contemporaneamente.
Proprio come l'ipotetico gatto di Schrödinger era contemporaneamente morto e vivo fino a quando qualcuno non ha aperto la scatola, un qubit in sovrapposizione può essere uguale sia a 0 che a 1 fino a quando non viene misurato. Memorizzare più risultati diversi in un singolo qubit potrebbe far risparmiare una tonnellata di memoria rispetto ai computer tradizionali, soprattutto quando si tratta di fare previsioni complicate. [Fisica contorta: 7 risultati strabilianti]
In uno studio pubblicato il 9 aprile sulla rivista Nature Communications, Gu ei suoi colleghi hanno dimostrato questa idea utilizzando un nuovo simulatore quantistico in grado di prevedere i risultati di 16 diversi futuri (l'equivalente, diciamo, di lanciare una moneta quattro volte di seguito) in una sovrapposizione quantistica. Questi possibili futuri sono stati codificati in un singolo fotone (una particella quantistica di luce) che si muoveva lungo più percorsi simultaneamente mentre attraversava diversi sensori. Quindi, i ricercatori hanno fatto un ulteriore passo avanti, sparando due fotoni fianco a fianco e monitorando come i potenziali futuri di ciascun fotone divergessero in condizioni leggermente diverse..
"È una specie di Doctor Strange nel film" Avengers: Infinity War "", ha detto Gu. Prima di una battaglia culminante in quel film, il dottore chiaroveggente guarda avanti in tempo per vedere 14 milioni di futuri diversi, sperando di trovare quello in cui gli eroi sconfiggono il grande cattivo. "Fa un calcolo combinato di tutte queste possibilità per dire, 'OK, se ho cambiato la mia decisione in questo modo piccolo, quanto cambierà il futuro?' Questa è la direzione verso la quale si sta muovendo la nostra simulazione. "
Lanciare una moneta quantistica
I ricercatori hanno testato il loro motore di previsione quantistica utilizzando un modello classico chiamato moneta perturbata.
"Immagina che ci sia una scatola e al suo interno ci sia una singola moneta", ha detto Gu. "In ogni fase del processo, qualcuno scuote leggermente la scatola, quindi la moneta ha una piccola probabilità di essere lanciata".
A differenza di un lancio di moneta tradizionale, in cui il risultato ha sempre la stessa possibilità di essere testa o croce, il risultato di ogni lancio di moneta perturbato dipende dallo stato in cui si trovava la moneta durante il passaggio precedente. Se la moneta è girata da testa a croce durante la terza scossa della scatola, ad esempio, è probabile che la quarta scossa rimanga croce.
I ricercatori hanno eseguito due diverse versioni dell'esperimento della moneta, una in cui la scatola è stata mossa un po 'più forte e un'altra con jiggles più deboli. In ogni esperimento, la scatola è stata oscillata quattro volte, fornendo 16 possibili combinazioni di testa e croce. Dopo il quarto passaggio, il team ha codificato la sua sovrapposizione di tutti i 16 risultati in un singolo fotone, mostrando contemporaneamente la probabilità di ogni possibile risultato in base alla forza con cui la scatola è stata scossa.
Infine, il team ha combinato le sovrapposizioni della moneta fortemente scossa e della moneta debolmente scossa per creare una mappa principale dei possibili futuri.
"Questo ci ha mostrato la rapidità con cui il futuro si è discostato a seconda di quanto ho scosso la scatola ad ogni passo", ha detto Gu.
In questo momento, i vincoli sulla potenza di calcolo significano che il simulatore del team può guardare solo 16 possibili futuri contemporaneamente. Un giorno, tuttavia, mentre i computer quantistici diventano più grandi, più potenti e più comuni, simulatori come questo potrebbero essere espansi per vedere infiniti futuri contemporaneamente, ha detto Gu. Questo potrebbe aiutare in cose come le previsioni del tempo o fare investimenti più informati nel mercato azionario. Potrebbe anche aiutare a migliorare l'apprendimento automatico, che riguarda l'intelligenza artificiale che insegna a se stessa a fare previsioni sempre migliori.
Tutto questo è "altamente esplorativo", ha aggiunto Gu, e richiederà molti ulteriori esperimenti per capire tutte le applicazioni del simulatore quantistico. Purtroppo, il destino di questo computer chiaroveggente è un futuro che rimane un mistero.
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