Saat Mile Gu mem-boot komputer barunya, ia bisa melihat masa depan. Setidaknya, 16 versi kemungkinan - semua pada saat yang sama.
Gu, asisten profesor fisika di Nanyang Technological University di Singapura, bekerja dalam komputasi kuantum. Cabang ilmu pengetahuan ini menggunakan hukum aneh yang mengatur partikel terkecil di alam semesta untuk membantu komputer menghitung lebih efisien.
Tidak seperti komputer klasik, yang menyimpan informasi sebagai bit (angka biner dari 0 atau 1), komputer kuantum mengkodekan informasi menjadi bit kuantum, atau qubit. Partikel-partikel subatomik ini, berkat hukum aneh mekanika kuantum, dapat eksis dalam superposisi dua keadaan berbeda pada saat yang bersamaan.
Sama seperti kucing hipotetis Schrödinger yang mati dan hidup bersamaan sampai seseorang membuka kotak itu, qubit dalam superposisi dapat sama dengan 0 dan 1 hingga diukur. Menyimpan berbagai hasil yang berbeda ke dalam qubit tunggal dapat menghemat satu ton memori dibandingkan dengan komputer tradisional, terutama ketika membuat prediksi yang rumit.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan 9 April di jurnal Nature Communications, Gu dan rekan-rekannya menunjukkan ide ini menggunakan simulator kuantum baru yang dapat memprediksi hasil dari 16 berjangka yang berbeda (setara dengan, katakanlah, membalik koin empat kali berturut-turut) di superposisi kuantum. Kemungkinan masa depan ini dikodekan dalam satu foton (partikel cahaya kuantum) yang bergerak menuruni beberapa jalur secara bersamaan saat melewati beberapa sensor. Kemudian, para peneliti melangkah lebih jauh, menembakkan dua foton secara berdampingan dan melacak bagaimana potensi masing-masing foton berbeda dalam kondisi yang sedikit berbeda.
"Ini seperti Doctor Strange di film 'Avengers: Infinity War'", kata Gu kepada Live Science. Sebelum pertempuran klimaks dalam film itu, dokter waskita berharap pada waktunya untuk melihat 14 juta masa depan yang berbeda, berharap untuk menemukan satu di mana para pahlawan mengalahkan baddie besar. "Dia melakukan perhitungan gabungan dari semua kemungkinan ini untuk mengatakan, 'OK, jika saya mengubah keputusan saya dengan cara sekecil ini, berapa banyak perubahan di masa depan?' Ini adalah arah dari mana simulasi kami bergerak maju. "
Membalik koin kuantum
Para peneliti menguji mesin prediksi kuantum mereka menggunakan model klasik yang disebut koin perturbed.
"Bayangkan ada sebuah kotak, dan di dalamnya ada satu koin," kata Gu. "Pada setiap langkah proses, seseorang mengguncang kotak sedikit, sehingga koin memiliki kemungkinan kecil untuk membalik."
Tidak seperti lemparan koin tradisional, di mana hasilnya selalu memiliki peluang yang sama untuk menjadi kepala atau ekor, hasil dari setiap lemparan koin yang terganggu tergantung pada keadaan koin itu selama langkah sebelumnya. Jika koin diputar dari kepala ke ekor selama goyang ketiga kotak, misalnya, goyang keempat kemungkinan akan tetap menjadi ekor.
Para peneliti menjalankan dua versi berbeda dari percobaan koin, satu di mana kotak itu bergoyang sedikit lebih kuat dan yang lain dengan jiggles yang lebih lemah. Dalam setiap percobaan, kotak itu bergoyang empat kali, memberikan 16 kemungkinan kombinasi kepala dan ekor. Mengikuti langkah keempat, tim mengkodekan superposisi dari semua 16 hasil dalam satu foton, secara bersamaan menunjukkan probabilitas setiap hasil yang mungkin berdasarkan pada kekuatan yang kotak itu goyangkan.
Akhirnya, tim menggabungkan superposisi dari koin yang sangat terguncang dan koin yang sangat terguncang untuk membuat satu peta induk dari kemungkinan masa depan.
"Ini menunjukkan kepada kita seberapa cepat futures menyimpang tergantung pada seberapa keras saya mengguncang kotak di setiap langkah," kata Gu.
Saat ini, kendala daya komputasi berarti simulator tim hanya dapat melihat 16 kemungkinan masa depan sekaligus. Suatu hari, bagaimanapun, ketika komputer kuantum menjadi lebih besar, lebih kuat dan lebih umum, simulator seperti ini dapat diperluas untuk melihat banyak sekali futur sekaligus, kata Gu. Ini bisa membantu dalam hal-hal seperti prediksi cuaca atau melakukan investasi lebih banyak informasi di pasar saham. Bahkan dapat membantu meningkatkan pembelajaran mesin, yang semuanya tentang kecerdasan buatan mengajar dirinya sendiri untuk membuat prediksi yang lebih baik dan lebih baik.
Ini semua "sangat eksploratif," tambah Gu, dan akan membutuhkan banyak percobaan lebih lanjut untuk mengetahui semua aplikasi simulator kuantum. Sayangnya, takdir komputer waskita ini sendiri adalah salah satu masa depan yang tetap menjadi misteri.
