Universumia voidaan käyttää erittäin tehokkaana tietokonelaitteena, joka kykenee etsimään vastauksia erittäin monimutkaisiin ongelmiin miljoonia kertoja nopeammin kuin hypoteettinen kvanttitietokone, joka koostuu yhtä monesta atomista, sanovat matemaatikot Physical Review D. -artikkelissa.
Uskomme tänään, että kvanttitietokoneet korvaavat lopulta nykyaikaiset elektroniset supertietokoneet. Ajattelimme toista kysymystä - voiko ihmiskunta luoda jotain vielä voimakkaampaa mustien aukkojen ja kvanttikenttäteorian postulaattien avulla”, kertoi Stephen Jordan National Standards and Technology -instituutista (USA).
Viime vuosina ihmiskunta on alkanut kohdata tosiasian, että monia laskennallisia ongelmia ei voida ratkaista nykyaikaisilla supertietokoneilla edes ajanjaksoon, joka on verrattavissa maailmankaikkeuden elinaikaan. Näihin kuuluvat sekä puhtaasti tieteelliset ongelmat - maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden laskeminen tai monimutkaisten molekyylien kolmiulotteisen muodon paljastaminen että monet käytännön ongelmat, kuten liikennevirtojen jakautuminen tai talouden optimointi.
Monet näistä ongelmista voidaan ratkaista käyttämällä kahta suhteellisen uutta lähestymistapaa laskentaan - hermoverkkojen ja kvanttitietokoneiden avulla. Ensimmäiset voivat "suodattaa" tarpeetonta tietoa ja vähentää merkittävästi käsitellyn tiedon määrää, kun taas jälkimmäisen voima kasvaa räjähdysmäisesti niiden elementtien määrän kasvaessa.
Jordanian mukaan ensimmäisten, useista kymmenistä qubitista koostuvien "suurten" kvanttitietokoneiden luominen sai fyysikot ja matemaatikot miettimään kuinka suuria tällaisia koneita voidaan valmistaa. Periaatteessa, kuten tiedemies toteaa, mikään ei estä luomasta kvanttitietokonetta, joka sisältää kaikki maailmankaikkeuden atomit. Esiin nousee kysymys - kuinka rajattomat sen mahdollisuudet ovat?
Jopa sellainen kone, kuten Jordanian ja hänen kollegoidensa laskelmat osoittavat, ei ole kaikkivoipa - esimerkiksi ns. Kosmologisen vakion, tyhjiön energian tiheyden, suhteellisen suhteellisuusteorian ja modernin kosmologian keskeisen parametrin, tarkka määrittäminen kestää kauemmin kuin koko maailmankaikkeus on olemassa.
Tämä tosiasia asettaa kosmologit "liukenemattoman" kysymyksen eteen - miksi maailmankaikkeus on olemassa ja miksi avaruudella on samat ominaisuudet kaikissa kohdissaan ja kuinka on mahdollista määrittää, kuinka monta ulottuvuutta siinä on ja mitkä kosmologisen vakion arvot ovat kullekin heille ominaisia. Jos maailmankaikkeus ei pystyisi "ratkaisemaan" tätä ongelmaa, sillä olisi epähomogeenisia ominaisuuksia, mitä todellisuudessa ei havaita.
Amerikkalaisten matemaatikkojen mukaan vastaus tähän arvoitukseen voidaan saada, jos pidämme koko maailmankaikkeutta eräänlaisena "Einsteinin" tietokoneena, joka pystyy laskemaan maailmankaikkeuden käyttäytymisen suhteellisuusteorian ja kvanttikenttäteorian periaatteiden mukaisesti. Toisin sanoen, maailmankaikkeuden on kyettävä "laskemaan" itsensä voidakseen olla olemassa muodossa, jossa tarkkailemme sitä tänään.
Mainosvideo:
Samankaltaisen idean avulla tutkijat ovat luoneet algoritmin, joka laskee kosmologisen vakion arvot 120 nollan tarkkuudella desimaalin tarkkuuden jälkeen vain tunnissa kvanttitietokoneella käyttäen teleskooppien ja muiden tieteellisten instrumenttien keräämää tietoa tarkkailemalla maailmankaikkeudessa olevia erityyppisiä kenttiä.
Samalla tavalla, Jordanin ja hänen kollegoidensa mukaan, on mahdollista ratkaista muita matemaattisia ja tilastollisia ongelmia, jotka ovat kvanttitietokoneiden voiman ulkopuolella, koskien paitsi maailmankaikkeuden syntymähistoriaa, myös tavallisempia ongelmia, myös salaustyyppisiä.