量子コンピューティングの新しい手法は、宇宙での時間の動きのモデル全体を破壊する可能性があります。
長い間真実であると思われていたことは次のとおりです。時間は一方向に作用します。別の方向？それほどではありません。
それは人生において真実です。 （火曜日は2018年の水曜日に、2019年は若者に、そして老年期に入ります。）そして、それは古典的なコンピューターにも当てはまります。どういう意味ですか？ラップトップで実行されている少しのソフトウェアが複雑なシステムが将来どのように動き、発展するかを予測することは、過去を再現することよりもはるかに簡単です。理論家が「因果的非対称性」と呼ぶ宇宙の特性は、時間を介して一方の方向に移動する場合、もう一方の方向に移動する場合よりもはるかに多くの情報とはるかに複雑な計算を必要とすることを要求します。 （実際には、時間を先に進める方が簡単です。）
これは実際の結果です。気象学者は、今日の気象レーダーデータに基づいて、5日間で雨が降るかどうかを予測するのにかなり良い仕事をすることができます。しかし、同じ気象学者に、今日のレーダー画像を使用して5日前に雨が降ったかどうかを確認するように依頼してください。これははるかに困難な作業であり、より多くのデータとはるかに大きなコンピューターを必要とします。
因果関係の非対称性が宇宙の基本的な特徴であるかもしれないと長い間情報理論家は疑いました。物理学者のアーサーエディントンは、1927年という昔から、この非対称性が、時間をかけて前進するだけであり、後戻りしない理由であると主張しました。宇宙を時間の経過とともに絶えず計算する巨大なコンピューターとして宇宙を理解している場合、物事を逆方向（影響、次に原因）よりも順方向（原因、次に影響）に流すほうが常に簡単です（リソースをあまり消費しません）。この考えは「時の矢」と呼ばれています。
しかし、7月18日にフィジカルレビューXに掲載された新しい論文は、その矢印が古典的なスタイルの計算のアーチファクトである可能性への扉を開きます。
研究者のチームは、特定の状況では、完全に異なる方法で計算される量子コンピューター内で因果関係の非対称性が消えることを発見しました-情報が2つの状態（1または0）のいずれかで保存され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では、情報が保存されますいくつかの奇妙なルールに従う素粒子で、それぞれが同時に複数の状態になることができます。そして、さらに魅力的なことに、彼らの論文は因果律の非対称性が宇宙にはまったく存在しないことを示す可能性のある将来の研究への道を示しています。
どのようだ？
非常に秩序立った非常にランダムなシステムは予測が容易です。 （振り子-順序付け-または部屋を満たすガスの雲-無秩序を考えてください。）この論文では、研究者は、ゴルディロックの無秩序とランダム性のレベル-少なすぎず、多すぎない物理システムを調べました。 （つまり、発展途上の気象システムのようなものです。）シンガポール国立大学で量子情報を研究している複雑性理論家であり物理学者である研究著者であるジェイントンプソン氏は、これらをコンピューターで理解するのは非常に難しいと述べています。
次に、理論的な量子コンピューターを使用して（物理的なコンピューターは関与しません）、それらのシステムの過去と未来を理解しようとしました。量子コンピューターのこれらのモデルは、古典的なコンピューターモデルよりも少ないメモリを使用しただけでなく、余分なメモリを消費することなく、時間のどちらの方向にも実行できました。言い換えれば、量子モデルは因果関係の非対称性を持たない。
「古典的には、プロセスがいずれかの方向に進むことは不可能である可能性がある」とトンプソンはライブサイエンスに語った、「我々の結果は、「量子力学的に」、プロセスは非常に少ないメモリを使用してどちらの方向にも進むことができることを示しています。」
そしてそれが量子コンピューターの内部で真実であるならば、それは宇宙でも真実であると彼女は言った。
量子物理学は、非常に小さな粒子-宇宙のすべての非常に小さな粒子の奇妙な確率的振る舞いの研究です。そして、量子物理学が宇宙を構成するすべての部分に当てはまる場合、その奇妙な効果の一部が常に私たちに明らかではない場合でも、宇宙自体に当てはまります。したがって、量子コンピュータが因果関係の非対称性なしに動作できる場合、宇宙も同様に動作できます。
もちろん、量子コンピューターが1日のうちにどのように機能するかについての一連の証明を見ることは、現実の世界での効果を見ることと同じではありません。しかし、この論文が説明する種類のモデルを実行するのに十分なほど進歩した量子コンピューターからまだ遠い、と彼らは言った。
さらに、トンプソン氏によると、この研究では、宇宙のどこにも因果関係の非対称性がないことは証明されていません。彼女と彼女の同僚は、ほんの一握りのシステムに非対称性がないことを示しました。しかし、因果関係の非対称性が現れる非常に必要最小限の量子モデルが存在する可能性があると彼女は述べた。
「私はその点にとらわれない」と彼女は言った。
今のところ。
この研究の次のステップは、その質問に答えることである-因果的な非対称性が量子モデルに存在するかどうかを理解することだと彼女は言った。
このペーパーは、時間が存在しないこと、またはいつかそれを逆戻りできることを証明していません。しかし、それは、時間、原因、結果を理解する上で重要な構成要素の1つが、科学者が長い間想定していた方法で常に機能するとは限らず、まったく機能しない可能性があることを示しているようです。それが時間の形や他の人にとって何を意味するのかは、未だに未解決の問題です。
彼女は、この研究の本当の実際的な利点は、道のりを進んでいくと、量子コンピュータが深刻な困難なしに、時間のいずれかの方向で物事（天気など）のシミュレーションを簡単に実行できるかもしれないということです。それは、現在の古典的なモデリングの世界からの大きな変化です。
