Mire una película al revés y probablemente se confundirá, pero una computadora cuántica no lo haría. Esa es la conclusión de la investigadora Mile Gu del Centro de Tecnologías Cuánticas CQT de la Universidad Nacional de Singapur y la Universidad Tecnológica Nanyang ycolaboradores
En una investigación publicada el 18 de julio en Revisión física X , el equipo internacional muestra que una computadora cuántica es menos esclava de la flecha del tiempo que una computadora clásica. En algunos casos, es como si la computadora cuántica no necesita distinguir entre causa y efecto.
El nuevo trabajo está inspirado en un influyente descubrimiento realizado hace casi diez años por los científicos de complejidad James Crutchfield y John Mahoney de la Universidad de California, Davis. Mostraron que muchas secuencias de datos estadísticos tendrán una flecha de tiempo incorporada.El observador que ve los datos reproducidos de principio a fin, como los fotogramas de una película, puede modelar lo que viene después usando solo una cantidad modesta de memoria sobre lo que ocurrió antes. Un observador que intenta modelar el sistema en reversa tiene una tarea mucho más difícil- potencialmente necesita rastrear órdenes de magnitud más información.
Este descubrimiento llegó a ser conocido como 'asimetría causal'. Parece intuitivo. Después de todo, modelar un sistema cuando el tiempo corre hacia atrás es como tratar de inferir una causa a partir de un efecto. Estamos acostumbrados a encontrar eso más difícil que predecirun efecto de una causa. En la vida cotidiana, comprender lo que sucederá después es más fácil si sabe lo que acaba de suceder y lo que sucedió antes.
Sin embargo, los investigadores siempre están intrigados por descubrir asimetrías relacionadas con el ordenamiento del tiempo. Esto se debe a que las leyes fundamentales de la física son ambivalentes acerca de si el tiempo avanza o retrocede.
"Cuando la física no impone ninguna dirección a tiempo, ¿de dónde viene la asimetría causal, la sobrecarga de memoria necesaria para revertir causa y efecto?", Pregunta Gu.
Los primeros estudios de asimetría causal utilizaron modelos con física clásica para generar predicciones. Crutchfield y Mahoney se asociaron con Gu y sus colaboradores Jayne Thompson, Andrew Garner y Vlatko Vedral en CQT para averiguar si la mecánica cuántica cambia la situación.
Descubrieron que sí. Los modelos que usan física cuántica, según el equipo, pueden mitigar por completo la sobrecarga de la memoria. Un modelo cuántico obligado a emular el proceso en tiempo inverso siempre superará a un modelo clásico que modela el proceso en tiempo de avance.
El trabajo tiene algunas implicaciones profundas. "Lo más emocionante para nosotros es la posible conexión con la flecha del tiempo", dice Thompson, primer autor del trabajo. "Si la asimetría causal solo se encuentra en los modelos clásicos, sugiere que nuestrola percepción de causa y efecto, y por lo tanto el tiempo, puede surgir al imponer una explicación clásica sobre los eventos en un mundo fundamentalmente cuántico ", dice ella.
Luego, el equipo quiere entender cómo se conecta esto con otras ideas de tiempo. "Cada comunidad tiene su propia flecha del tiempo, y todos quieren explicar de dónde vienen", dice Vedral. Crutchfield y Mahoney llamaron a la asimetría causal un ejemplo de'flecha de púas' del tiempo.
Lo más icónico es la 'flecha termodinámica'. Viene de la idea de que el desorden, o entropía, siempre aumentará, un poco aquí y allá, en todo lo que sucede. Si bien la asimetría causal no es lo mismo que la flecha termodinámica,podrían estar interrelacionados. Los modelos clásicos que rastrean más información también generan más desorden. "Esto sugiere que la asimetría causal puede tener consecuencias entrópicas", dice Thompson.
Los resultados también pueden tener un valor práctico. Eliminar la sobrecarga clásica para revertir la causa y el efecto podría ayudar a la simulación cuántica. "Al igual que al reproducir una película en el tiempo inverso, a veces es posible que tengamos que dar sentido a las cosas que se presentan enun orden que es intrínsecamente difícil de modelar. En tales casos, los métodos cuánticos podrían resultar mucho más eficientes que sus contrapartes clásicas ", dice Gu.
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Materiales proporcionado por Centro de Tecnologías Cuánticas en la Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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