Universet kan bruges som en superkraftig computerenhed, der er i stand til at søge efter svar på superkomplekse problemer millioner af gange hurtigere end en hypotetisk kvantecomputer lavet af et lige så stort antal atomer, siger matematikere i en artikel i Physical Review D.
”I dag tror vi, at kvantecomputere i sidste ende vil erstatte moderne elektroniske supercomputere. Vi tænkte på et andet spørgsmål - kan menneskeheden skabe noget endnu mere kraftfuldt ved hjælp af sorte huller og postulaterne fra kvantefeltteori,”sagde Stephen Jordan fra National Institute of Standards and Technology (USA).
I de senere år er menneskeheden begyndt at møde det faktum, at mange beregningsproblemer ikke kan løses ved hjælp af moderne supercomputere, selv i en tid, der kan sammenlignes med universets levetid. Disse inkluderer både rent videnskabelige problemer - beregning af universets ekspansionshastighed eller afsløring af den tredimensionelle form af komplekse molekyler og mange praktiske problemer såsom distribution af trafikstrømme eller optimering af økonomien.
Mange af disse problemer kan løses ved hjælp af to relativt nye fremgangsmåder til computing - ved hjælp af neurale netværk og kvantecomputere. Førstnævnte kan "filtrere" unødvendige data ud og reducere mængden af behandlet information betydeligt, mens sidstnævnte styrker vokser eksponentielt, når antallet af deres elementer stiger.
Ifølge Jordan fik oprettelsen af de første "store" kvantecomputere, der består af flere dusin qubits, fysikere og matematikere undrende sig over, hvor store sådanne maskiner kan fremstilles. I princippet, som videnskabsmanden bemærker, forhindrer intet oprettelsen af en kvantecomputer, der inkluderer alle universets atomer. Spørgsmålet opstår - hvor ubegrænset vil dets muligheder være?
Selv en sådan maskine, som beregningerne fra Jordan og hans kolleger viser, vil ikke være almægtig - for eksempel vil den nøjagtige bestemmelse af den såkaldte kosmologiske konstant, vakuumets energitæthed, en nøgleparameter i relativitetsteorien og den moderne kosmologi, tage længere tid, end hele universet eksisterer.
Denne kendsgerning sætter kosmologer foran et "uopløseligt" spørgsmål - hvorfor universet eksisterer, og hvorfor rummet har de samme egenskaber på alle dets punkter, og hvordan kan man bestemme, hvor mange dimensioner der findes i det, og hvilke værdier af den kosmologiske konstant, der er karakteristiske for hver af dem. Hvis universet ikke kunne "løse" dette problem, ville det have inhomogene egenskaber, hvilket ikke observeres i virkeligheden.
Ifølge amerikanske matematikere kan svaret på denne gåde fås, hvis vi betragter hele universet som en slags "Einsteins" computer, der er i stand til at beregne, hvordan universet opfører sig i overensstemmelse med principperne for relativitetsteorien og kvantefeltsteorien. Med andre ord skal universet være i stand til at "beregne" sig selv for at eksistere i den form, som vi observerer det i dag.
Salgsfremmende video:
Ved hjælp af en lignende idé har forskere oprettet en algoritme, der beregner værdierne for den kosmologiske konstant med en nøjagtighed på 120 nuller efter decimalpunktet på bare en time ved hjælp af en kvantecomputer ved hjælp af data indsamlet af teleskoper og andre videnskabelige instrumenter, når de observerer forskellige typer felter, der findes i universet.
På samme måde er det ifølge Jordan og hans kolleger muligt at løse andre matematiske og statistiske problemer, der ligger uden for kvantecomputere, der ikke kun vedrører historien om universets fødsel, men også mere almindelige problemer, herunder de af kryptografisk karakter.