Teknik baru untuk komputasi kuantum dapat membuka seluruh model kita tentang bagaimana waktu bergerak di alam semesta.
Inilah yang tampaknya lama benar: Waktu bekerja dalam satu arah. Arah yang lain? Tidak terlalu banyak.
Itu benar dalam hidup. (Selasa bergulir hingga Rabu, 2018 hingga 2019, masa muda memasuki usia lanjut). Dan itu benar dalam komputer klasik. Apa artinya? Jauh lebih mudah bagi sedikit perangkat lunak yang berjalan di laptop Anda untuk memprediksi bagaimana sistem yang kompleks akan bergerak dan berkembang di masa depan daripada menciptakan kembali masa lalunya. Sifat alam semesta yang oleh para ahli teori disebut sebagai "asimetri kausal" menuntut bahwa dibutuhkan lebih banyak informasi - dan perhitungan yang jauh lebih kompleks - untuk bergerak dalam satu arah melalui waktu daripada bergerak di yang lain. (Praktis berbicara, maju dalam waktu lebih mudah.)
Ini memiliki konsekuensi kehidupan nyata. Ahli meteorologi dapat melakukan pekerjaan yang cukup baik untuk memprediksi apakah hujan akan turun dalam lima hari berdasarkan data radar cuaca hari ini. Tetapi mintalah ahli meteorologi yang sama untuk mencari tahu apakah hujan turun lima hari yang lalu menggunakan gambar radar hari ini? Itu tugas yang jauh lebih menantang, membutuhkan lebih banyak data dan komputer yang jauh lebih besar.
Para ahli teori informasi menduga sejak lama bahwa asimetri kausal mungkin merupakan fitur mendasar dari alam semesta. Pada 1927, fisikawan Arthur Eddington berpendapat bahwa asimetri ini adalah alasan mengapa kita hanya bergerak maju melalui waktu, dan tidak pernah mundur. Jika Anda memahami alam semesta sebagai komputer raksasa yang terus-menerus menghitung jalannya melalui waktu, itu selalu lebih mudah - kurang intensif sumber daya - untuk hal-hal mengalir maju (sebab, kemudian efek) daripada mundur (efek, lalu penyebab). Gagasan ini disebut "panah waktu".
Tetapi sebuah makalah baru, yang diterbitkan 18 Juli dalam jurnal Physical Review X, membuka pintu bagi kemungkinan bahwa panah itu adalah artefak dari perhitungan gaya klasik - sesuatu yang hanya tampak bagi kita sebagai penyebabnya karena keterbatasan alat kita.
Sebuah tim peneliti menemukan bahwa dalam keadaan tertentu asimetri kausal menghilang di dalam komputer kuantum, yang menghitung dengan cara yang sama sekali berbeda - tidak seperti komputer klasik di mana informasi disimpan di salah satu dari dua keadaan (1 atau 0), dengan komputer kuantum, informasi disimpan dalam partikel subatomik yang mengikuti beberapa aturan aneh dan masing-masing bisa dalam lebih dari satu keadaan pada saat bersamaan. Dan, yang lebih menarik, makalah mereka menunjukkan jalan menuju penelitian masa depan yang dapat menunjukkan asimetri kausal sama sekali tidak ada di alam semesta.
Bagaimana dengan itu?
Sistem yang sangat teratur dan sangat acak mudah diprediksi. (Pikirkan pendulum - dipesan - atau awan gas mengisi ruangan - tidak teratur). Dalam tulisan ini, para peneliti melihat sistem fisik yang memiliki tingkat gangguan dan keacakan tingkat goldilocks '- tidak terlalu sedikit, dan tidak terlalu banyak. (Jadi, sesuatu seperti sistem cuaca yang sedang berkembang). Ini sangat sulit dipahami oleh komputer, kata rekan penulis studi Jayne Thompson, seorang ahli teori kompleksitas dan ahli fisika yang mempelajari informasi kuantum di National University of Singapore.
Selanjutnya, mereka mencoba mencari tahu masa lalu dan masa depan sistem itu menggunakan komputer kuantum teoretis (tidak ada komputer fisik yang terlibat). Tidak hanya model komputer kuantum ini menggunakan memori lebih sedikit daripada model komputer klasik, katanya, mereka dapat berjalan di kedua arah melalui waktu tanpa menggunakan memori tambahan. Dengan kata lain, model kuantum tidak memiliki asimetri kausal.
"Sementara secara klasik, mungkin tidak mungkin bagi proses untuk pergi ke salah satu arah," kata Thompson kepada Live Science, "hasil kami menunjukkan bahwa 'kuantum secara mekanis,' proses dapat berjalan ke arah mana pun menggunakan memori yang sangat sedikit."
Dan jika itu benar di dalam komputer kuantum, itu benar di alam semesta, katanya.
Fisika kuantum adalah studi tentang perilaku probabilistik aneh partikel sangat kecil - semua partikel sangat kecil di alam semesta. Dan jika fisika kuantum berlaku untuk semua bagian yang membentuk alam semesta, itu juga berlaku untuk alam semesta itu sendiri, bahkan jika beberapa efek anehnya tidak selalu jelas bagi kita. Jadi jika komputer kuantum dapat beroperasi tanpa asimetri kausal, maka alam semesta juga bisa.
Tentu saja, melihat serangkaian bukti tentang bagaimana komputer kuantum suatu hari nanti akan bekerja tidak sama dengan melihat efeknya di dunia nyata. Tapi kami masih jauh dari komputer kuantum yang cukup canggih untuk menjalankan model yang dijelaskan dalam makalah ini, kata mereka.
Terlebih lagi, kata Thompson, penelitian ini tidak membuktikan bahwa tidak ada asimetri kausal di mana pun di alam semesta. Dia dan rekan-rekannya menunjukkan tidak ada asimetri dalam beberapa sistem. Tapi itu mungkin, katanya, bahwa ada beberapa model kuantum yang sangat telanjang di mana beberapa asimetri kausal muncul.
"Aku agnostik dalam hal itu," katanya.
Untuk sekarang.
Langkah selanjutnya untuk penelitian ini, katanya, adalah menjawab pertanyaan itu - untuk mengetahui apakah ada asimetri kausal dalam model kuantum.
Makalah ini tidak membuktikan bahwa waktu tidak ada, atau suatu hari nanti kita akan bisa melewatinya. Tetapi tampaknya menunjukkan bahwa salah satu blok bangunan utama pemahaman kita tentang waktu, sebab dan akibat, tidak selalu bekerja dengan cara yang telah lama diasumsikan para ilmuwan - dan mungkin tidak bekerja seperti itu sama sekali. Apa artinya itu bagi bentuk waktu, dan bagi kita semua, masih merupakan pertanyaan terbuka.
Manfaat praktis nyata dari pekerjaan ini, katanya, adalah bahwa komputer kuantum jalan mungkin dapat dengan mudah menjalankan simulasi hal-hal (seperti cuaca) di kedua arah melalui waktu, tanpa kesulitan serius. Itu akan menjadi perubahan besar dari dunia pemodelan klasik saat ini.
