Вселената може да се използва като супермощно изчислително устройство, способно да търси отговори на суперсложни проблеми милиони пъти по-бързо от хипотетичен квантов компютър, направен от точно толкова атоми, казват математици в статия във Physical Review D.
„Днес ние вярваме, че квантовите компютри в крайна сметка ще заменят модерните електронни суперкомпютри. Помислихме за друг въпрос - може ли човечеството да създаде нещо още по-мощно, използвайки черни дупки и постулатите на квантовата теория на полето “, каза Стивън Джордан от Националния институт за стандарти и технологии (САЩ).
През последните години човечеството започна да се сблъсква с факта, че много изчислителни проблеми не могат да бъдат решени с помощта на съвременни суперкомпютри, дори за време, сравнимо с живота на Вселената. Те включват както чисто научни проблеми - изчисляване на скоростта на разширяване на Вселената или разкриване на триизмерната форма на сложни молекули, така и много практически проблеми, като разпределението на транспортните потоци или оптимизирането на икономиката.
Много от тези проблеми могат да бъдат решени с помощта на два относително нови подхода към изчисленията - с помощта на невронни мрежи и квантови компютри. Първите могат да „филтрират“ненужните данни и значително да намалят количеството обработена информация, докато силата на вторите нараства експоненциално с увеличаването на броя на техните елементи.
Според Йордания създаването на първите „големи“квантови компютри, състоящи се от няколко десетки кубита, накарало физиците и математиците да се чудят колко големи могат да бъдат направени такива машини. По принцип, както отбелязва ученият, нищо не пречи на създаването на квантов компютър, който включва всички атоми на Вселената. Възниква въпросът - колко неограничени ще бъдат възможностите му?
Дори такава машина, както показват изчисленията на Джордан и неговите колеги, няма да бъде всемогъща - например точното определяне на така наречената космологична константа, енергийната плътност на вакуума, ключов параметър на теорията на относителността и съвременната космология, ще отнеме повече време, отколкото съществува цялата Вселена.
Този факт поставя космолозите пред „неразрешим“въпрос - защо Вселената съществува и защо пространството има еднакви свойства във всичките си точки и как е възможно да се определи колко измерения съществуват в него и какви стойности на космологичната константа са характерни за всеки от тях. Ако Вселената не можеше да „реши“този проблем, тогава тя би имала нехомогенни свойства, което в действителност не се наблюдава.
Според американските математици отговорът на тази загадка може да бъде получен, като се разгледа цялата Вселена като един вид „компютър на Айнщайн“, способен да изчисли как се държи Вселената в съответствие с принципите на относителността и квантовата теория на полето. С други думи, Вселената трябва да може да се „изчисли“, за да съществува във вида, в който я наблюдаваме днес.
Промоционално видео:
Използвайки подобна идея, учените са създали алгоритъм, който изчислява стойностите на космологичната константа с точност до 120 нули след десетичната запетая само за час с помощта на квантов компютър, използвайки данни, събрани от телескопи и други научни инструменти, когато наблюдават различни видове полета, които съществуват във Вселената.
По същия начин, според Джордан и неговите колеги, е възможно да се решат други математически и статистически проблеми, които не са по силите на квантовите компютри, касаещи не само историята на раждането на Вселената, но и по-обикновени проблеми, включително тези от криптографски характер.