ब्रह्मांड में समय कैसे चलता है, क्वांटम कंप्यूटिंग की एक नई तकनीक हमारे पूरे मॉडल को तोड़ सकती है।
यहां वही है जो लंबे समय से सच लगता है: समय एक दिशा में काम करता है। दूसरी दिशा? इतना नहीं।
जीवन में यही सच है। (मंगलवार को 2019 में बुधवार, 2018 में युवाओं को बुढ़ापे में रोल करता है।) और यह एक शास्त्रीय कंप्यूटर में सच है। इसका क्या मतलब है? यह आपके लैपटॉप पर चलने वाले सॉफ़्टवेयर के लिए बहुत आसान है, यह अनुमान लगाने के लिए कि भविष्य में एक जटिल प्रणाली कैसे आगे बढ़ेगी और विकसित होगी, यह अतीत को फिर से बनाना है। ब्रह्मांड की एक संपत्ति जिसे सिद्धांतकार "कारण विषमता" कहते हैं, यह मांग करती है कि यह अधिक जानकारी लेती है - और बहुत अधिक जटिल गणना - एक दिशा में समय के माध्यम से स्थानांतरित करने की तुलना में दूसरे में स्थानांतरित करने के लिए। (व्यावहारिक रूप से, समय में आगे बढ़ना आसान है।)
इसके वास्तविक जीवन परिणाम हैं। मौसम विज्ञानी आज के मौसम रडार डेटा के आधार पर पांच दिनों में बारिश होगी या नहीं, यह अनुमान लगाने का एक अच्छा काम कर सकता है। लेकिन एक ही मौसम विज्ञानी से यह पता लगाने के लिए कहें कि क्या आज की रडार छवियों का उपयोग करके पांच दिन पहले बारिश हुई थी? यह एक बहुत अधिक चुनौतीपूर्ण कार्य है, जिसमें बहुत अधिक डेटा और बहुत बड़े कंप्यूटरों की आवश्यकता होती है।
सूचना सिद्धांतकारों ने लंबे समय तक संदेह किया कि कारण विषमता ब्रह्मांड की एक मौलिक विशेषता हो सकती है। 1927 से बहुत पहले तक, भौतिक विज्ञानी आर्थर एडिंगटन ने तर्क दिया कि यह विषमता वह कारण है जिसे हम केवल समय के माध्यम से आगे बढ़ाते हैं, और कभी पिछड़े नहीं। यदि आप ब्रह्मांड को एक विशालकाय कंप्यूटर के रूप में समझते हैं, तो समय के माध्यम से लगातार अपने तरीके की गणना कर रहा है, यह हमेशा आसान है - कम संसाधन-गहन - चीजों को आगे बढ़ने के लिए (कारण, तब प्रभाव) पिछड़े (प्रभाव, फिर कारण) की तुलना में। इस विचार को "समय का तीर" कहा जाता है।
लेकिन फिजिकल रिव्यू एक्स जर्नल में 18 जुलाई को प्रकाशित एक नया पेपर इस संभावना के द्वार खोलता है कि तीर शास्त्रीय शैली की संगणना की एक कलाकृति है - ऐसा कुछ जो केवल हमारे सीमित उपकरणों के कारण ही हमें दिखाई देता है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने पाया कि कुछ परिस्थितियों में कारण असममितता क्वांटम कंप्यूटरों के अंदर गायब हो जाती है, जो पूरी तरह से अलग तरीके से गणना करते हैं- शास्त्रीय कंप्यूटरों के विपरीत जिसमें सूचना दो राज्यों (1 या 0) में से एक में संग्रहीत की जाती है, क्वांटम कंप्यूटरों के साथ, जानकारी संग्रहीत की जाती है उप-परमाणु कणों में, जो कुछ विचित्र नियमों का पालन करते हैं और इसलिए प्रत्येक एक ही समय में एक से अधिक राज्यों में हो सकता है। और, और भी अधिक मोहक, उनके कागज भविष्य के अनुसंधान की ओर इशारा करते हैं जो कारण विषमता दिखा सकता है वास्तव में ब्रह्मांड में मौजूद नहीं है।
सो कैसे?
बहुत क्रमबद्ध और बहुत ही यादृच्छिक सिस्टम भविष्यवाणी करना आसान है। (एक पेंडुलम के बारे में सोचो - आदेश दिया - या एक कमरा भरने वाले गैस का एक बादल - अव्यवस्थित।) इस पत्र में, शोधकर्ताओं ने भौतिक प्रणालियों को देखा जिसमें विकार और यादृच्छिकता का एक गोल्डीलॉक्स स्तर था - बहुत कम नहीं, और बहुत अधिक नहीं। (इसलिए, एक विकासशील मौसम प्रणाली की तरह कुछ।) कंप्यूटर के लिए यह समझना बहुत मुश्किल है, ने कहा कि सह-लेखक जेने थॉम्पसन, एक जटिलता सिद्धांतकार और भौतिक विज्ञानी ने सिंगापुर के राष्ट्रीय विश्वविद्यालय में क्वांटम जानकारी का अध्ययन किया है।
इसके बाद, उन्होंने सैद्धांतिक क्वांटम कंप्यूटर (कोई भौतिक कंप्यूटर शामिल नहीं) का उपयोग करके उन प्रणालियों के अतीत और वायदा का पता लगाने की कोशिश की। न केवल क्वांटम कंप्यूटर के इन मॉडलों ने शास्त्रीय कंप्यूटर मॉडल की तुलना में कम मेमोरी का उपयोग किया, उसने कहा, वे अतिरिक्त मेमोरी का उपयोग किए बिना समय के माध्यम से किसी भी दिशा में चलाने में सक्षम थे। दूसरे शब्दों में, क्वांटम मॉडलशेड बिना कारण विषमता।
थॉम्पसन ने लाइव साइंस को बताया, "शास्त्रीय रूप से, इस प्रक्रिया में किसी एक दिशा में जाना असंभव हो सकता है," हमारे परिणाम बताते हैं कि 'क्वांटम यंत्रवत्,' प्रक्रिया बहुत कम मेमोरी का उपयोग करके किसी भी दिशा में जा सकती है। "
और अगर यह क्वांटम कंप्यूटर के अंदर सच है, तो ब्रह्मांड में सच है, उसने कहा।
क्वांटम भौतिकी बहुत छोटे कणों के अजीब संभावित व्यवहार का अध्ययन है - ब्रह्मांड में सभी बहुत छोटे कण। और अगर क्वांटम भौतिकी ब्रह्मांड को बनाने वाले सभी टुकड़ों के लिए सच है, तो यह ब्रह्मांड के लिए भी सच है, भले ही इसके कुछ अजीब प्रभाव हमेशा हमारे लिए स्पष्ट नहीं होते हैं। इसलिए यदि एक क्वांटम कंप्यूटर बिना किसी कारण के विषमता से काम कर सकता है, तो ब्रह्मांड कर सकता है।
बेशक, क्वांटम कंप्यूटर एक दिन का काम कैसे करेंगे, इस बारे में प्रमाणों की एक श्रृंखला को देखना वास्तविक दुनिया में प्रभाव को देखने जैसा नहीं है। लेकिन हम अभी भी क्वांटम कंप्यूटर से काफी दूर हैं, जो इस तरह के मॉडल का वर्णन करने के लिए पर्याप्त उन्नत है, उन्होंने कहा।
क्या अधिक है, थॉम्पसन ने कहा, यह शोध यह साबित नहीं करता है कि ब्रह्मांड में कहीं भी कोई कारण विषमता नहीं है। उसने और उसके सहयोगियों ने दिखाया कि मुट्ठी भर प्रणालियों में कोई विषमता नहीं है। लेकिन यह संभव है, उसने कहा, कि कुछ बहुत ही नंगे-हड्डी क्वांटम मॉडल हैं जहां कुछ कारण विषमता उभरती है।
"मैं उस बिंदु पर अज्ञेयवादी हूं," उसने कहा।
अभी के लिए।
इस शोध के लिए अगला कदम, उसने कहा, इस सवाल का जवाब देना है - यह पता लगाने के लिए कि क्या किसी भी क्वांटम मॉडल में कारण विषमता मौजूद है।
यह पत्र यह साबित नहीं करता है कि समय मौजूद नहीं है, या हम एक दिन इसके माध्यम से पिछड़ सकते हैं। लेकिन ऐसा प्रतीत होता है कि समय, कारण और प्रभाव के बारे में हमारी समझ के प्रमुख निर्माण खंडों में से एक हमेशा उस तरह से काम नहीं करता है जिस तरह से वैज्ञानिकों ने लंबे समय तक ग्रहण किया है - और उस तरह से काम नहीं कर सकता है। समय के आकार और हममें से बाकी लोगों के लिए इसका क्या मतलब है, यह अभी भी एक खुला प्रश्न है।
इस काम का असली व्यावहारिक लाभ, उसने कहा, इस तरह से सड़क क्वांटम कंप्यूटर नीचे की ओर आसानी से चीजों के सिमुलेशन चलाने में सक्षम हो सकते हैं (जैसे मौसम) किसी भी दिशा में समय के माध्यम से, गंभीर कठिनाई के बिना। यह वर्तमान शास्त्रीय-मॉडलिंग की दुनिया से एक समुद्री बदलाव होगा।
