Vesmír lze použít jako super-výkonné výpočetní zařízení schopné najít odpovědi na superkomplexní problémy milionkrát rychleji než hypotetický kvantový počítač vyrobený ze stejně velkého počtu atomů, tvrdí matematici v článku v časopise Physical Review D.
"Dnes věříme, že kvantové počítače nakonec nahradí moderní elektronické superpočítače." Přemýšleli jsme o další otázce - může lidstvo vytvořit něco ještě silnějšího pomocí černých děr a postulátů teorie kvantového pole, “řekl Stephen Jordan z Národního institutu pro standardy a technologie (USA).
V posledních letech se lidstvo začalo potýkat se skutečností, že mnoho výpočetních problémů nelze vyřešit pomocí moderních superpočítačů, a to ani po dobu srovnatelnou s životem vesmíru. Patří mezi ně jak čistě vědecké problémy - výpočet rychlosti rozpínání vesmíru nebo odhalení trojrozměrného tvaru složitých molekul, tak mnoho praktických problémů, jako je distribuce dopravních toků nebo optimalizace ekonomiky.
Mnoho z těchto problémů lze vyřešit pomocí dvou relativně nových přístupů k výpočtu - pomocí neuronových sítí a kvantových počítačů. První z nich může „odfiltrovat“nepotřebná data a významně snížit množství zpracovávaných informací, zatímco výkon druhého z nich roste exponenciálně se zvyšujícím se počtem jejich prvků.
Podle Jordana vedlo vytvoření prvních „velkých“kvantových počítačů, skládajících se z několika desítek qubitů, k tomu, aby se fyzici a matematici divili, jak velké takové stroje lze vyrobit. V zásadě, jak poznamenává vědec, nic nebrání vytvoření kvantového počítače, který zahrnuje všechny atomy vesmíru. Vyvstává otázka - jak neomezené budou jeho možnosti?
Ani takový stroj, jak ukazují výpočty Jordan a jeho kolegové, nebude všemocný - například přesné stanovení takzvané kosmologické konstanty, hustota energie vakua, klíčový parametr teorie relativity a moderní kosmologie, bude trvat déle, než bude existovat celý vesmír.
Tato skutečnost staví kosmology před „neřešitelnou“otázku - proč vesmír existuje a proč má vesmír ve všech svých bodech stejné vlastnosti a jak je možné určit, kolik dimenzí v něm existuje a jaké hodnoty kosmologické konstanty jsou pro každý z nich charakteristické. Pokud by tento problém nemohl „vyřešit“vesmír, měl by nehomogenní vlastnosti, které ve skutečnosti nejsou pozorovány.
Podle amerických matematiků lze odpověď na tuto hádanku získat, pokud celý vesmír budeme považovat za jakýsi „Einsteinův“počítač schopný vypočítat, jak se vesmír chová v souladu s principy relativity a kvantové teorie pole. Jinými slovy, vesmír musí být schopen se „vypočítat“, aby existoval ve formě, v jaké jej dnes pozorujeme.
Propagační video:
S využitím podobné myšlenky vědci vytvořili algoritmus, který pomocí kvantového počítače vypočítává hodnoty kosmologické konstanty s přesností 120 nul za desetinnou čárkou za pouhou hodinu za použití dat shromážděných dalekohledy a jinými vědeckými přístroji při pozorování různých typů polí, která existují ve vesmíru.
Podobně je podle Jordana a jeho kolegů možné vyřešit i další matematické a statistické problémy, které přesahují možnosti kvantových počítačů a které se týkají nejen historie zrodu vesmíru, ale také běžnějších problémů, včetně kryptografických.