Volgens wiskundigen in een artikel in het tijdschrift Physical Review D.
“Vandaag denken we dat kwantumcomputers uiteindelijk de moderne elektronische supercomputers zullen vervangen. We dachten aan een andere vraag: of de mensheid iets nog krachtigers kan creëren, met behulp van zwarte gaten en de postulaten van de kwantumveldentheorie,”zei Stephen Jordan van het National Institute of Standards and Technology (VS).
In de afgelopen jaren is de mensheid het feit onder ogen gaan zien dat veel computerproblemen niet kunnen worden opgelost met behulp van moderne supercomputers, zelfs niet gedurende een tijd die vergelijkbaar is met de levensduur van het heelal. Deze omvatten zowel puur wetenschappelijke problemen - het berekenen van de expansiesnelheid van het universum of het onthullen van de driedimensionale vorm van complexe moleculen, als veel praktische problemen, zoals de verdeling van verkeersstromen of de optimalisatie van de economie.
Veel van deze problemen kunnen worden opgelost met behulp van twee relatief nieuwe benaderingen van computergebruik: neurale netwerken en kwantumcomputers. De eerste kan onnodige gegevens 'filteren' en de hoeveelheid verwerkte informatie aanzienlijk verminderen, terwijl de kracht van de laatste exponentieel toeneemt naarmate het aantal van hun elementen toeneemt.
Volgens Jordan zorgde de creatie van de eerste "grote" kwantumcomputers, bestaande uit enkele tientallen qubits, ervoor dat natuurkundigen en wiskundigen zich afvroegen hoe groot dergelijke machines kunnen worden gemaakt. In principe, zoals de wetenschapper opmerkt, staat niets de creatie van een kwantumcomputer in de weg die alle atomen van het universum omvat. De vraag rijst: hoe grenzeloos zullen de mogelijkheden zijn?
Zelfs zo'n machine, zoals de berekeningen van Jordan en zijn collega's laten zien, zal niet almachtig zijn - de exacte bepaling van de zogenaamde kosmologische constante, de energiedichtheid van het vacuüm, een sleutelparameter van de relativiteitstheorie en moderne kosmologie, zal bijvoorbeeld langer duren dan het hele universum bestaat.
Dit feit plaatst kosmologen voor een "onoplosbare" vraag: waarom het heelal bestaat en waarom de ruimte op al zijn punten dezelfde eigenschappen heeft, en hoe het mogelijk is om te bepalen hoeveel dimensies erin bestaan en welke waarden van de kosmologische constante kenmerkend zijn voor elk van hen. Als het universum dit probleem niet zou kunnen "oplossen", dan zou het inhomogene eigenschappen hebben, die in werkelijkheid niet worden waargenomen.
Volgens Amerikaanse wiskundigen kan het antwoord op dit raadsel worden verkregen als we het hele universum beschouwen als een soort "Einsteins" computer die in staat is te berekenen hoe het universum zich gedraagt in overeenstemming met de principes van relativiteitstheorie en kwantumveldentheorie. Met andere woorden, het universum moet zichzelf kunnen 'berekenen' om te kunnen bestaan in de vorm waarin we het vandaag waarnemen.
Promotie video:
Met een soortgelijk idee hebben wetenschappers een algoritme gemaakt dat de waarden van de kosmologische constante met een nauwkeurigheid van 120 nullen achter de komma in slechts een uur tijd berekent met behulp van een kwantumcomputer, met behulp van gegevens die zijn verzameld door telescopen en andere wetenschappelijke instrumenten bij het observeren van verschillende soorten velden die in het universum bestaan.
Op een vergelijkbare manier is het volgens Jordan en zijn collega's mogelijk om andere wiskundige en statistische problemen op te lossen die buiten de macht van kwantumcomputers vallen, niet alleen met betrekking tot de geschiedenis van de geboorte van het universum, maar ook met meer gewone problemen, waaronder die van cryptografische aard.
