Ученые из Сингапура и Австралии создали фотонный квантово-информационный процессор, который может одновременно генерировать 16 возможных вариантов развития событий.
Ученые из Наньянгского технологического университета Сингапура (NTU) и Университета Гриффита в Австралии разработали прототип квантового устройства, которое может создавать все потенциальные сценарии будущего, находящиеся в состоянии квантовой суперпозиции одновременно. Исследование опубликовано в статье журнала Nature Communications.
«По словам Майла Гу, доцента NTU, возглавившего разработку квантового алгоритма для прототипа, размышления о будущем открывают перед нами бесчисленные перспективы. Эти перспективы расширяются экспоненциально с течением времени. Например, даже при наличии всего двух вариантов выбора в минуту, менее чем через полчаса количество возможных будущих сценариев достигнет 14 миллионов. Менее чем за сутки это число превысит оценку количества атомов во Вселенной».
По мнению ученых, квантовый компьютер способен проанализировать всю имеющуюся информацию возможные варианты будущего, поместив их в состояние квантовой суперпозиции, наподобие одновременно живого и мертвого кота Шредингера.
Чтобы воплотить эту схему в жизнь, они объединили усилия с экспериментальной командой из Университета Гриффита, возглавляемой профессором Джеффом Прайдом. В результате совместной работы ученые создали уникальный фотонный квантово-информационный процессор, в котором различные возможные сценарии будущего отображаются положением фотонов. После этого они показали, что квантовое устройство находится в состоянии суперпозиции, представляющей собой совокупность вероятностных будущих.
«Создание этого устройства было вдохновлено нобелевским лауреатом Ричардом Фейнманом, — отмечает доктор Джейн Томпсон, представитель сингапурской команды. — Изучая квантовую физику, Фейнман пришел к выводу, что частица, перемещаясь из точки А в точку Б, не обязана следовать по одному конкретному пути. Вместо этого она проходит все возможные траектории, соединяющие эти точки. Наша работа расширяет этот феномен и использует его для моделирования статистических будущих».
Устройство уже показало свою применимость: оно позволило оценить, как предвзятость при принятии решений сейчас сказывается на будущем.
«Мы используем метод, основанный на создании квантовой суперпозиции всех потенциальных будущих сценариев для каждого варианта развития, — поясняет участник экспериментальной группы Фарзат Гафари. — Сравнивая эти суперпозиции, мы исключаем необходимость индивидуального анализа каждого возможного будущего. Кроме того, многие современные алгоритмы искусственного интеллекта осваивают знания, отслеживая, как незначительные корректировки в их действиях могут привести к различным последствиям в будущем, поэтому наши методы способны повысить эффективность обучения квантово-усиленных ИИ, позволяя им лучше понимать результаты своих действий».
По мнению экспертов, хотя текущая версия прототипа позволяет моделировать не более 16 сценариев одновременно, квантовый алгоритм, на котором он основан, может масштабировать безгранично.
«Именно это делает данную сферу такой захватывающей, — отмечает Прайд. — Она напоминает классические компьютеры 1960-х годов. Подобно тому, как мало кто мог предвидеть разнообразие применений классических компьютеров в 60-х, мы пока не до конца осознаем потенциал квантовых компьютеров. Каждое открытие нового способа использования стимулирует их технологическое совершенствование».