Forskere bygger en maskine til at generere kvantesuperposition af mulige fremtider

I 2018 -filmen Avengers:Infinity War , en scene viste Dr. Strange, der kiggede på 14 millioner mulige futures for at søge efter en enkelt tidslinje, hvor heltene ville sejre. Måske ville han have haft en lettere tid med hjælp fra en kvantecomputer. Et team af forskere fra Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) og Griffith University i Australien har konstrueret en prototype kvanteenhed, der kan generere alle mulige futures i en samtidig kvanteoverlejring.

"Når vi tænker på fremtiden, vi står over for en lang række muligheder, "forklarer adjunkt Mile Gu fra NTU Singapore, der ledede udviklingen af ​​kvantealgoritmen, der ligger til grund for prototypen "Disse muligheder vokser eksponentielt, når vi går dybere ind i fremtiden. F.eks. selvom vi kun har to muligheder at vælge imellem hvert minut, på mindre end en halv time er der 14 millioner mulige futures. På mindre end et døgn, tallet overstiger antallet af atomer i universet. "Hvad han og hans forskningsgruppe indså, imidlertid, var, at en kvantecomputer kan undersøge alle mulige futures ved at placere dem i en kvanteoverlejring - svarende til Schrödingers berømte kat, som samtidig er levende og død.

For at realisere denne ordning, de slog sig sammen med den eksperimentelle gruppe ledet af professor Geoff Pryde ved Griffith University. Sammen, teamet implementerede en specielt udformet fotonisk kvanteinformationsprocessor, hvor de potentielle fremtidige resultater af en beslutningsproces er repræsenteret ved placeringen af ​​fotoner - kvantepartikler af lys. De demonstrerede derefter, at kvanteenhedens tilstand var en superposition af flere potentielle futures, vægtet af deres sandsynlighed for forekomst.

"Denne enheds funktion er inspireret af nobelpristageren Richard Feynman, "siger Dr. Jayne Thompson, medlem af Singapore -teamet. "Da Feynman begyndte at studere kvantefysik, han indså, at når en partikel bevæger sig fra punkt A til punkt B, den følger ikke nødvendigvis en enkelt vej. I stedet, den krydser samtidig alle mulige stier, der forbinder punkterne. Vores arbejde udvider dette fænomen og udnytter det til modellering af statistiske fremtider. "

Maskinen har allerede demonstreret en applikation - at måle, hvor meget vores bias mod et specifikt valg i nutiden påvirker fremtiden. "Vores tilgang er at syntetisere en kvantesuperposition af alle mulige fremtider for hver bias." forklarer Farzad Ghafari, medlem af det eksperimentelle team, "Ved at blande disse superpositioner med hinanden, vi kan helt undgå at se på hver mulig fremtid individuelt. Faktisk, mange nuværende kunstige intelligens (AI) algoritmer lærer ved at se, hvordan små ændringer i deres adfærd kan føre til forskellige fremtidige resultater, så vores teknikker kan sætte kvanteforbedrede AI'er i stand til at lære effekten af ​​deres handlinger meget mere effektivt. "

Holdet noterer sig, mens deres nuværende prototype maksimalt simulerer 16 futures samtidigt, den underliggende kvantealgoritme kan i princippet skaleres uden bund. "Det er det, der gør feltet så spændende, "siger Pryde." Det minder meget om klassiske computere i 1960'erne. Ligesom få kunne forestille sig de mange anvendelser af klassiske computere i 1960'erne, vi er stadig meget i mørket om, hvad kvantecomputere kan. Hver opdagelse af en ny applikation giver yderligere drivkraft for deres teknologiske udvikling. "

Værket er omtalt i et kommende papir i tidsskriftet Naturkommunikation .