Wszechświat może być używany jako supermocne urządzenie obliczeniowe zdolne do wyszukiwania odpowiedzi na niezwykle złożone problemy miliony razy szybciej niż hipotetyczny komputer kwantowy złożony z takiej samej liczby atomów, twierdzą matematycy w artykule w Physical Review D.
„Dziś wierzymy, że komputery kwantowe ostatecznie zastąpią nowoczesne superkomputery elektroniczne. Zastanawialiśmy się nad kolejnym pytaniem - czy ludzkość może stworzyć coś jeszcze potężniejszego, używając czarnych dziur i postulatów kwantowej teorii pola”- powiedział Stephen Jordan z National Institute of Standards and Technology (USA).
W ostatnich latach ludzkość zaczęła mierzyć się z faktem, że wielu problemów obliczeniowych nie można rozwiązać przy użyciu nowoczesnych superkomputerów, nawet przez czas porównywalny z czasem życia Wszechświata. Są to zarówno problemy czysto naukowe - obliczanie tempa ekspansji Wszechświata, czy ujawnianie trójwymiarowego kształtu złożonych cząsteczek, jak i wiele problemów praktycznych, takich jak np. Dystrybucja potoków ruchu czy optymalizacja gospodarki.
Wiele z tych problemów można rozwiązać za pomocą dwóch stosunkowo nowych podejść do obliczeń - przy użyciu sieci neuronowych i komputerów kwantowych. Te pierwsze potrafią „odfiltrować” niepotrzebne dane i znacznie zmniejszyć ilość przetwarzanych informacji, podczas gdy moc tych drugich rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem liczby ich elementów.
Zdaniem Jordana, stworzenie pierwszych „dużych” komputerów kwantowych, składających się z kilkudziesięciu kubitów, skłoniło fizyków i matematyków do zastanowienia się, jak duże mogą być takie maszyny. W zasadzie, jak zauważa naukowiec, nic nie stoi na przeszkodzie stworzeniu komputera kwantowego, który zawiera wszystkie atomy Wszechświata. Powstaje pytanie - jak nieograniczone będą jego możliwości?
Nawet taka maszyna, jak pokazują obliczenia Jordana i jego współpracowników, nie będzie wszechmocna - na przykład dokładne określenie tzw. Stałej kosmologicznej, gęstości energii próżni, kluczowego parametru teorii względności i współczesnej kosmologii, zajmie więcej czasu, niż istnieje cały wszechświat.
Fakt ten stawia kosmologów przed „nierozwiązywalnym” pytaniem - dlaczego Wszechświat istnieje i dlaczego przestrzeń ma te same właściwości we wszystkich swoich punktach i jak można określić, ile istnieje w niej wymiarów i jakie wartości stałej kosmologicznej są charakterystyczne dla każdego z nich. Gdyby Wszechświat nie mógł „rozwiązać” tego problemu, miałby niejednorodne właściwości, czego w rzeczywistości nie obserwuje się.
Według amerykańskich matematyków odpowiedź na tę zagadkę można uzyskać, jeśli weźmiemy pod uwagę cały Wszechświat jako rodzaj komputera „Einsteina” zdolnego do obliczenia zachowania wszechświata zgodnie z zasadami względności i kwantową teorią pola. Innymi słowy, Wszechświat musi być w stanie „obliczyć” sam siebie, aby istnieć w takiej postaci, w jakiej go dzisiaj obserwujemy.
Film promocyjny:
Korzystając z podobnego pomysłu, naukowcy stworzyli algorytm, który może obliczyć wartości stałej kosmologicznej z dokładnością do 120 zer po przecinku w ciągu zaledwie godziny za pomocą komputera kwantowego, korzystając z danych zebranych przez teleskopy i inne instrumenty naukowe podczas obserwacji różnych typów pól występujących we wszechświecie.
Podobnie, zdaniem Jordana i jego współpracowników, możliwe jest rozwiązanie innych problemów matematyczno-statystycznych, które wykraczają poza możliwości komputerów kwantowych, dotyczących nie tylko historii narodzin Wszechświata, ale także bardziej zwyczajnych problemów, w tym o charakterze kryptograficznym.