Нова техника квантног рачунања могла би отворити цео наш модел кретања времена у свемиру.
Ево што је дуго изгледало тачно: Време делује у једном правцу. Други смер? Не толико.
То је истина у животу. (Уторак се креће у среду, 2018. у 2019., млади у старости.) И то је истина у класичном рачунару. Шта то значи? Много је лакше за мало софтвера који се налази на вашем лаптопу предвидјети како ће се сложен систем кретати и развијати у будућности него што је могуће поново створити своју прошлост. Својство универзума које теоретичари називају "каузалном асиметријом" захтева да се за кретање у једном правцу кроз време треба много више информација - и много сложеније калкулације него за кретање у другом. (Практично говорећи, ићи напријед у времену је лакше.)
Ово има последице у стварном животу. Метеоролози могу да ураде прилично добар посао предвиђајући да ли ће падати киша за пет дана на основу данашњих података о радарском времену. Али питајте исте метеорологе да схвате да ли је падала киша пре пет дана користећи данашње радарске слике? То је много изазовнији задатак, који захтева много више података и много већи рачунар.
Теоретичари информација дуго су сумњали да би каузална асиметрија могла бити основна карактеристика универзума. Још 1927. године, физичар Артхур Еддингтон тврдио је да је ова асиметрија разлог зашто само напредујемо кроз време, а никада уназад. Ако разумете универзум као џиновски рачунар који непрекидно израчунава свој пут кроз време, увек је лакше - мање напорно - да ствари тече напред (узрок, затим ефекат) него назад (ефекат, а затим изазивање). Ова идеја се назива "стрела времена".
Но, нови рад, објављен 18. јула у часопису Пхисицал Ревиев Кс, отвара врата могућности да је та стрелица артефакт рачунања у класичном стилу - нешто што се нама чинило случај због наших ограничених алата.
Тим истраживача открио је да у одређеним околностима узрочна асиметрија нестаје унутар квантних рачунара, који рачунају на потпуно другачији начин - за разлику од класичних рачунара у којима се информације чувају у једном од два стања (1 или 0), са квантним рачунарима, информације се чувају у субатомским честицама које следе нека бизарна правила и тако свако може истовремено бити у више стања. И, што је још занимљивије, њихови радови упућују пут ка будућим истраживањима која би могла показати да узрочна асиметрија заиста уопште не постоји у свемиру.
Како то?
Врло уредне и врло случајне системе је лако предвидјети. (Помислите на клатно - наручено - или на облак гаса који пуни собу - неуређен.) У овом раду, истраживачи су размотрили физичке системе који су имали поремећај и случајност златокоцкица - не превише, а не превише. (Дакле, нешто попут временског система који се развија.) То је компјутерима тешко разумети, рекла је коауторица студије Јаине Тхомпсон, теоретичарка и физичарка сложености која проучава квантне информације на Националном универзитету у Сингапуру.
Затим су покушали да утврде прошлост и будућност ових система користећи теоријске квантне рачунаре (без физичких рачунара). Нису само ови модели квантних рачунара користили мање меморије него класични рачунарски модели, рекла је, могли су да се крећу у било ком смеру кроз време без коришћења додатне меморије. Другим речима, квантни модели нису имали узрочне асиметрије.
"Иако је класично, процес би могао бити немогућ у једном од праваца," рекао је Тхомпсон за Ливе Сциенце, "наши резултати показују да" квантно механички "процес може ићи у било којем смеру користећи веома мало меморије."
А ако је то истина у квантном рачунару, то је истина у свемиру, рекла је.
Квантна физика је проучавање чудних вероватноћа понашања врло малих честица - свих врло ситних честица у свемиру. А ако је квантна физика тачна за све комаде који чине универзум, то је истина и за сам универзум, чак и ако нам неки његови чуднији ефекти нису увек очигледни. Дакле, ако квантни рачунар може радити без узрочне асиметрије, онда то може и универзум.
Наравно, видети низ доказа о томе како ће квантни рачунари једног дана радити није исто што и видети ефекат у стварном свету. Али још смо далеко од квантних рачунара који су довољно напредни да покрећу врсте модела које овај рад описује, рекли су.
Шта више, рекао је Тхомпсон, ово истраживање не доказује да нигде у свемиру не постоји каузална асиметрија. Она и њене колеге показале су да у неколицини система нема асиметрије. Али могуће је, рекла је, да постоје неки квантни модели с голим костима у којима се појављује нека каузална асиметрија.
"Агностична сам по том питању", рекла је.
За сад.
Следећи корак овог истраживања, како је рекла, јесте да се одговори на то питање - да се утврди да ли каузална асиметрија постоји у било којем квантном моделу.
Овај рад не доказује да време не постоји или да ћемо једног дана моћи да се прогурамо уназад. Али чини се да показује да један од кључних елемената нашег разумевања времена, узрока и последица, не делује увек на начин на који су научници дуго претпоставили - и можда уопште не функционира на тај начин. Шта то значи за облик времена, а и за нас остале, и даље је нешто отворено питање.
Права практична корист овог посла је, каже, да би на овај начин квантни рачунари могли да лако покрећу симулације ствари (попут времена) у било ком смеру кроз време, без озбиљних потешкоћа. То би била морска промена од тренутног света класичног моделирања.
