Bir filmi geriye doğru izlediğimizde; olayların akışını takip ederken, muhtemelen kafamız karışacaktır. Ancak; Singapur Ulusal Üniversitesi, Nanyang Teknoloji Üniversitesi ve Kuantum Teknoloji (CQT) Merkezi‘nde Araştırmacı Mile Gu‘nın vardığı sonuca göre, bu durum; kuantum bilgisayarlarında olmaz.
Physical Review X‘de 18 Temmuz’da yayımlanan araştırmada, uluslararası ekip; kuantum bilgisayarının klasik bir bilgisayara kıyasla Zaman Oku‘na daha az bağlı olduğunu gösteriyor. Bazı durumlarda, kuantum bilgisayarın neden ve sonuç arasında ayrım yapmak zorunda olmadığı gibi.
Yeni çalışma, yaklaşık 10 yıl önce James Crutchfield ve John Mahoney tarafından, Davis, Kaliforniya Üniversitesi‘nde yapılan etkili bir keşiften esinlenmiştir. Çalışmada; birçok istatistiksel veri dizisinin, yerleşik bir Zaman Oku’na sahip olduğunu gösterdiler. Bir filmin kareleri gibi, başından sonuna kadar oynatılan verileri gören gözlemci; daha önce meydana gelenler hakkında sadece bir miktar bellek kullanarak, gelecek olanı modelleyebilir. Sistemi tersine modellemeye çalışan gözlemcinin çok daha zor bir görevi var. Büyük olasılıkla, yüksek boyuttaki emirleri, daha fazla bilgiyle takip etmek zorundadır.
Bu keşif, Nedensel Asimetri olarak biliniyor ve sezgisel görünüyordu. Sonuçta, zaman geriye doğru gittiğinde bir sistemi modellemek; bir etkiden bir sebep çıkarmaya çalışmak gibidir. Bir nedenden dolayı; etkiyi tahmin etmekten daha çok daha zorunu bulmaya alışkınız. Günlük hayatta, ne olup bittiğini anlamak; şu an için ne olduğunu ve bundan önce olanları biliyorsak daha kolay olacaktır.
Bununla birlikte, araştırmacılar; her zaman, zaman sıralamasına bağlı olan asimetrileri keşfetmeye ilgi duyarlar. Bunun nedeni, fiziğin temel yasalarının; zamanın ileriye veya geriye doğru hareket edip etmeyeceği konusunda kararsız olmasıdır.
Gu: “Fizik zamanında herhangi bir yön uygulamayınca, nedensel asimetri nereden gelir?”
Nedensel asimetri ile ilgili ilk çalışmalar; tahminleri üretmek için klasik fizik modellerini kullandı. Crutchfield ve Mahoney; kuantum mekaniğinin durumu değiştirip değiştirmediğini öğrenmek için Gu ve ortakları Jayne Thompson, Andrew Garner ve Vlatko Vedral ile CQT’de bir araya geldi.
Takım; kuantum fiziğini kullanan modellerin, bellek yükünü tamamen azaltabildiğini kanıtlıyor. Ters zamana benzetmek zorunda bırakılan bir kuantum modeli; her zaman ileriye doğru zamana benzeyen klasik bir modelden daha iyi performans gösterecektir.
Çalışmanın bazı önemli etkileri var. Jayne Thompson: “Bizim için en heyecan verici şey, zamanın okuyla olası bir bağlantı olmasıdır. Nedensel asimetri sadece klasik modellerde bulunursa; neden ve sonuç algımızı yönlendiriyor. Bu nedenle de zaman, temelde kuantum dünyasındaki olaylar hakkında klasik bir açıklama yapmayı gerektiriyor.”
Ardından, ekip bunun diğer zaman fikirlerine nasıl bağlandığını anlamak istiyor. Vedral: “Her topluluğun kendi zaman okları vardır ve herkes nereden geldiğini açıklamak ister.”
Crutchfield ve Mahoney, nedensel asimetri olarak zamanın “dikenli ok” örneğini araştırıyorlar.
En ikonik termodinamik ok… Bu, düzensizliğin ya da entropinin her zaman artacağı düşüncesinden kaynaklanmaktadır. Bu düşünce; burada ve orada olan her şeyde, evren tek bir büyük karmaşa olarak son bulana kadar herşeyde mevcut… Nedensel Asimetri, termodinamik ok ile aynı olmasa da; birbirleriyle ilişkili olabilirler. Daha fazla bilgi izleyen klasik modeller de daha fazla düzensizlik oluşturur.
Thompson: “Bu durum bize; nedensel asimetrinin entropik bir sonucu olabileceğini ima ediyor.”
Sonuçlar pratik değere de sahip olabilir. Nedeni ve etkiyi tersine çevirmek için klasik tepeden uzaklaşmak kuantum simülasyonuna yardımcı olabilir. Thompson: “Tersine oynayan bir film gibi, bazen de modellemenin zor olduğu bir sırayla sunulan şeyleri anlamamız gerekebilir. Böyle durumlarda kuantum yöntemleri; klasik düşüncelerden çok daha verimli olabilirdi.”
