Mile Guが新しいコンピュータを起動すると、未来を見ることができます。それの少なくとも16の可能なバージョン-すべて同時に。
シンガポールの南洋理工大学の物理学の助教授であるGuは、量子コンピューティングに携わっています。この科学分野では、宇宙の最小粒子を制御する奇妙な法則を使用して、コンピューターがより効率的に計算できるようにしています。
情報をビット（0または1のいずれかの2進数字）として格納する従来のコンピューターとは異なり、量子コンピューターは情報を量子ビット（量子ビット）にコード化します。これらの素粒子は、量子力学の奇妙な法則のおかげで、同時に2つの異なる状態の重ね合わせで存在する可能性があります。
シュレーディンガーの仮説の猫が誰かが箱を開けるまで同時に死んでいたように、重ね合わせのキュービットは、測定されるまで0と1の両方に等しくなる可能性があります。特に複雑な予測を行う場合、複数の異なる結果を単一のキュービットに格納すると、従来のコンピューターと比較して大量のメモリを節約できます。
ジャーナルNature Communicationsで4月9日に公開された研究で、Guと彼の同僚は、16の異なる未来（たとえば、コインを4回続けて弾くのと同等）の結果を予測できる新しい量子シミュレーターを使用してこのアイデアを実証しました量子重ね合わせ。これらの可能性のある未来は、単一の光子（光の量子粒子）にエンコードされ、複数のセンサーを通過するときに複数の経路を同時に移動しました。次に、研究者たちはさらに一歩進んで、2つの光子を並べて発射し、わずかに異なる条件下で各光子の潜在的な未来がどのように分岐したかを追跡しました。
「 『アベンジャーズ：インフィニティウォー』のドクターストレンジのようなものだ」とGuはLive Scienceに語った。その映画でのクライマックスの戦いの前に、千里眼医師は、英雄が大きな悪役を倒したものを見つけることを望んで、1400万の異なる未来を見るのを楽しみにしています。 「彼はこれらすべての可能性を組み合わせた計算を行って、 『OK、私がこのように私の決定をこのように変更した場合、将来はどれだけ変化するでしょうか？』これが私たちのシミュレーションが進む方向です。」
量子コインを弾く
研究者たちは、摂動コインと呼ばれる古典的なモデルを使用して、量子予測エンジンをテストしました。
「箱があり、その中に1枚のコインが入っていると想像してください」とGu氏は語った。 「プロセスの各ステップで、誰かが箱を少し振るので、コインが裏返す可能性はわずかです。」
結果が常に表または裏になる可能性が常にある従来のコイントスとは異なり、摂動された各コイントスの結果は、前のステップでのコインの状態に依存します。たとえば、ボックスの3番目のシェイク中にコインが表から裏に反転した場合、4番目のシェイクは裏のままである可能性があります。
研究者たちは、コイン実験の2つの異なるバージョンを実行しました。1つはボックスを少し強く揺らし、もう1つは揺れを弱めました。各実験で、ボックスは4回揺らされ、頭と尾の16の可能な組み合わせが提供されました。 4番目のステップに続いて、チームは、16個の結果すべての重ね合わせを単一の光子にエンコードし、ボックスが振られた強さに基づいて、可能なすべての結果の確率を同時に示しました。
最後に、チームは強く振られたコインと弱く振られたコインの重ね合わせを組み合わせて、可能な未来の1つのマスターマップを作成しました。
「これは、私が各段階で箱を揺るがすのがどれだけ難しいかに応じて、先物がどれほど速く分岐したかを示した」とGuは言った。
現在、計算能力の制約により、チームのシミュレーターは一度に16の可能な未来のみを調べることができます。しかし、ある日、量子コンピュータがより大きく、より強力に、そしてより一般的になるにつれて、このようなシミュレーターは、一度に無限の多くの未来を見るように拡張される可能性がある、とGuは言った。これは、天気予報や株式市場へのより多くの情報に基づく投資などに役立ちます。機械学習の改善にも役立つ可能性があります。これは、人工知能自体がますます優れた予測を行うように教えることに関するものです。
これはすべて「非常に探索的」であり、量子シミュレータのすべてのアプリケーションを理解するには、さらに多くの実験が必要になります。悲しいかな、この千里眼のコンピュータ自身の運命は謎のままである一つの未来です。
