Los modelos de computadora de sistemas como el flujo de tráfico de una ciudad o el disparo neuronal en el cerebro tienden a usar mucha memoria. Pero un nuevo enfoque con simuladores cuánticos podría reducir significativamente el uso de la memoria al tomar un enfoque cuántico en el tiempo.el costo es un registro disminuido del pasado.
La sugerencia proviene de los investigadores Mile Gu y Thomas Elliott en Singapur, quienes describen su propuesta en un artículo publicado el 1 de marzo información cuántica npj . Gu trabaja en el Centro de Tecnologías Cuánticas y la Universidad Tecnológica de Nanyang NTU en Singapur, y Elliott está en NTU.
Para realizar una simulación, una computadora clásica debe reducir el tiempo en pasos discretos. Gu dibuja una analogía con una antigua forma de medir el tiempo: el reloj de arena ". Acerque un reloj de arena y se pueden ver los granos individuales de arena cayendo uno por uno. Es un flujo granular ", dice Gu.
Así como el reloj de arena necesita arena más fina para hacer una medición más precisa del tiempo, una computadora necesita pasos de tiempo más precisos para hacer simulaciones más precisas. De hecho, lo ideal sería simular el tiempo continuamente porque, según nuestras mejores observaciones, el tiempo parece ser continuo. Pero eso implica que una simulación clásica verdaderamente precisa necesitaría una memoria infinita para ejecutar dicho programa.
Si bien eso es imposible con una computadora clásica, los efectos cuánticos brindan una solución alternativa. "Con un simulador cuántico, puede evitar la compensación de precisión versus almacenamiento que tiene que sufrir con un dispositivo clásico", explica Elliott.
Para explicar cómo funciona, imagine que necesita tomar un autobús. Si llega a la parada justo a tiempo para ver que sale un autobús, ahora espera que el próximo autobús tarde más en llegar que si no hubiera vistouna vez. Eso se debe a que la probabilidad de que llegue un autobús no siempre es constante, sino que depende de cuánto tiempo haya pasado desde el último autobús.
Para simular procesos similares donde la probabilidad cambia con el tiempo, una computadora normal calcula los resultados a intervalos de tiempo establecidos. Podría, por ejemplo, dividir las probabilidades para los tiempos de llegada del autobús en intervalos de 30 segundos, actualizando esas probabilidades después de cada intervalo dependiendo de siel autobús llegó o no lo hizo. Para ser más precisos sobre cuándo llegará un autobús, o para modelar con precisión redes de tráfico más grandes y complicadas, se necesitan pasos de tiempo más pequeños y, por lo tanto, más memoria.
En este enfoque clásico, uno hace predicciones contando cuánto tiempo ha transcurrido desde el autobús anterior. Esto parece lógico, y resulta ser el mejor método clásico. Sin embargo, la física cuántica permite un enfoque completamente diferente.
Un simulador cuántico puede estar en muchos estados diferentes al mismo tiempo, cada uno con su propia probabilidad de ser realizado. Este es un fenómeno conocido como superposición cuántica. La propuesta de Gu y Elliott es codificar la distribución de probabilidad temporal para el evento que deseanpara simular la ponderación de probabilidad de los diferentes estados. Si la superposición se crea en una propiedad como la posición de una partícula, que en sí misma puede evolucionar continuamente, el tiempo también se puede rastrear continuamente. Por lo tanto, es posible descartar cierta información sobreel tiempo transcurrido, logrando una eficiencia de memoria superior, sin sacrificar la precisión predictiva.
La ganancia se produce a expensas de perder el conocimiento del pasado. El tiempo transcurrido, un registro del pasado, en otras palabras, no se puede recuperar exactamente de la superposición, pero toda la capacidad de pronóstico se conserva.
"En última instancia, cuando hacemos predicciones, no nos importa lo que ya hemos visto. En cambio, solo nos importa lo que estas observaciones nos dicen sobre lo que esperamos ver a continuación. La física cuántica nos permite aislar eficientemente esta información".dice Elliott.
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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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