В фильме 2018 года «Война бесконечности» доктор Стрэндж изучает 14 миллионов возможных вариантов будущего, чтобы найти единую временную шкалу, в которой герои одержат победу. Возможно, ему было бы легче с помощью квантового компьютера. Группа исследователей из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) и Университета Гриффита в Австралии сконструировала прототип квантового устройства, способного генерировать все возможные варианты будущего в одновременной квантовой суперпозиции.
«Когда мы думаем о будущем, мы сталкиваемся с огромным количеством возможностей», - объясняет доцент Майл Гу из NTU Сингапура, руководивший разработкой квантового алгоритма, лежащего в основе прототипа. «Эти возможности растут экспоненциально по мере того, как мы идем глубже в будущее. Например, даже если у нас есть только две возможности для выбора каждую минуту, менее чем за полчаса есть 14 миллионов возможных вариантов будущего. Менее чем за день это число превышает количество атомов во Вселенной». Однако он и его исследовательская группа поняли, что квантовый компьютер может исследовать все возможные варианты будущего, помещая их в квантовую суперпозицию - подобно знаменитой схеме Шредингера. кот, который одновременно жив и мертв.
Чтобы реализовать эту схему, они объединили усилия с экспериментальной группой под руководством профессора Джеффа Прайда из Университета Гриффита. Вместе команда внедрила специально разработанный фотонный квантовый информационный процессор, в котором потенциальные будущие результаты процесса принятия решений представлены местоположениями фотонов - квантовых частиц света. Затем они продемонстрировали, что состояние квантового устройства представляет собой суперпозицию нескольких потенциальных вариантов будущего, взвешенных по вероятности их возникновения.
«Функционирование этого устройства вдохновлено лауреатом Нобелевской премии Ричардом Фейнманом», - говорит доктор Джейн Томпсон, член сингапурской команды.«Когда Фейнман начал изучать квантовую физику, он понял, что когда частица движется из точки А в точку Б, она не обязательно следует единственному пути. Вместо этого она одновременно пересекает все возможные пути, соединяющие точки. Наша работа расширяет это явление и использует это для моделирования статистического будущего."
Машина уже продемонстрировала одно применение - измерение того, насколько наша склонность к определенному выбору в настоящем влияет на будущее. «Наш подход состоит в том, чтобы синтезировать квантовую суперпозицию всех возможных вариантов будущего для каждого предубеждения». объясняет Фарзад Гафари, член экспериментальной группы: «Смешивая эти суперпозиции друг с другом, мы можем полностью избежать рассмотрения каждого возможного будущего в отдельности. Фактически, многие современные алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ) учатся, наблюдая, как небольшие изменения поведение может привести к различным результатам в будущем, поэтому наши методы могут позволить ИИ с квантовыми улучшениями гораздо эффективнее изучать последствия своих действий."
Команда отмечает, что, хотя их нынешний прототип моделирует не более 16 вариантов будущего одновременно, лежащий в его основе квантовый алгоритм, в принципе, может неограниченно масштабироваться. «Вот что делает эту область такой захватывающей», - говорит Прайд. «Это очень напоминает классические компьютеры 1960-х годов. Так же, как немногие могли представить множество применений классических компьютеров в 1960-х годах, мы все еще не знаем, на что способны квантовые компьютеры. Каждое открытие нового приложения дает дальнейший импульс для их технологического развития."