Universum kan användas som en superkraftig datoranordning som kan hitta svar på superkomplexa problem miljontals gånger snabbare än en hypotetisk kvantdator tillverkad av lika stort antal atomer, enligt matematiker i en artikel i tidskriften Physical Review D.
”I dag tror vi att kvantdatorer så småningom kommer att ersätta moderna elektroniska superdatorer. Vi tänkte på en annan fråga - huruvida mänskligheten kan skapa något ännu mer kraftfullt med hjälp av svarta hål och postulerna för kvantfältsteorin, säger Stephen Jordan från National Institute of Standards and Technology (USA).
Under de senaste åren har mänskligheten börjat möta det faktum att många beräkningsproblem inte kan lösas med hjälp av moderna superdatorer, inte ens under en tid som är jämförbar med universums livstid. Dessa inkluderar både rent vetenskapliga problem - att beräkna universums expansionshastighet eller avslöja den tredimensionella formen av komplexa molekyler, och många praktiska problem, såsom distribution av trafikflöden eller optimering av ekonomin.
Många av dessa problem kan lösas med två relativt nya metoder för datorer - med hjälp av neurala nätverk och kvantdatorer. Den förstnämnda kan”filtrera bort” onödiga data och avsevärt minska mängden bearbetad information, medan kraften hos den senare växer exponentiellt när antalet element ökar.
Enligt Jordan fick fysiker och matematiker att undra hur stora sådana maskiner kan tillverkas genom skapandet av de första "stora" kvantdatorerna, bestående av flera dussin qubits. I princip, som forskaren konstaterar, förhindrar ingenting skapandet av en kvantdator som innehåller alla atomer i universum. Frågan uppstår - hur obegränsade kommer dess möjligheter att vara?
Även en sådan maskin, som beräkningarna från Jordan och hans kollegor visar, kommer inte att vara allsmäktig - till exempel kommer den exakta bestämningen av den så kallade kosmologiska konstanten, vakuumets energitäthet, en nyckelparameter i relativitetsteorin och den moderna kosmologin, att ta längre tid än hela universum existerar.
Detta faktum sätter kosmologer framför den "olösliga" frågan - varför universum existerar och varför rymden har samma egenskaper vid alla dess punkter, och hur det är möjligt att bestämma hur många dimensioner som finns i det och vilka värden för den kosmologiska konstanten som är karakteristiska för var och en av dem. Om universum inte kunde "lösa" detta problem, skulle det ha inhomogena egenskaper, vilket inte observeras i verkligheten.
Enligt amerikanska matematiker kan svaret på denna gåta fås om vi betraktar hela universum som ett slags "Einsteins" dator som kan beräkna hur universum beter sig i enlighet med principerna för relativitetsteorin och kvantfältsteorin. Med andra ord måste universum kunna "beräkna" sig själv för att existera i den form som vi observerar det idag.
Kampanjvideo:
Med en liknande idé har forskare skapat en algoritm som beräknar värdena för den kosmologiska konstanten med en noggrannhet på 120 nollor efter decimalpunkten på bara en timme med hjälp av en kvantdator, med hjälp av data som samlats in av teleskop och andra vetenskapliga instrument när man observerar olika typer av fält som finns i universum.
Enligt Jordan och hans kollegor är det på samma sätt möjligt att lösa andra matematiska och statistiska problem som ligger utanför kvantdatorns kraft, som inte bara berättar om universums födelse utan också mer vanliga problem, inklusive de av kryptografisk natur.
