Dua permainan yang kalah bisa menambah satu yang menang, menurut sebuah konsep yang disebut Parrondo paradoks.
Sekarang, fisikawan telah menunjukkan bahwa paradoks ini juga ada dalam ranah mekanika kuantum, aturan yang mengatur partikel subatomik. Dan itu bisa mengarah pada algoritma yang lebih cepat untuk komputer kuantum masa depan.
Fisikawan Juan Parrondo pertama kali menggambarkan paradoks pada tahun 1997 untuk menjelaskan bagaimana keacakan dapat menggerakkan ratchet - asimetris, gigi gergaji yang memungkinkan gerakan dalam satu arah tetapi tidak pada yang lain. Paradoks ini relevan dalam fisika, biologi, dan bahkan ekonomi dan keuangan.
Contoh sederhana dari paradoks Parrondo dapat diilustrasikan dengan permainan membalik koin. Katakanlah Anda bertaruh satu dolar untuk membalik koin tertimbang yang memberi Anda peluang kurang dari 50 persen untuk menebak sisi kanan. Dalam jangka panjang, Anda akan kalah.
Sekarang mainkan game kedua. Jika jumlah dolar yang Anda miliki adalah kelipatan 3, Anda melempar koin tertimbang dengan peluang menang kurang dari 10 persen. Jadi sembilan dari 10 kegagalan itu akan hilang. Jika tidak, Anda bisa melempar koin dengan peluang menang di bawah 75 persen, yang berarti Anda akan memenangkan tiga dari empat kegagalan itu. Ternyata, seperti pada gim pertama, Anda akan kalah seiring waktu.
Tetapi jika Anda memainkan dua game ini satu demi satu secara acak, peluang Anda secara keseluruhan akan meningkat. Mainkan waktu yang cukup, dan Anda akan benar-benar menjadi lebih kaya.
"Paradoks Parrondo menjelaskan banyak hal di dunia klasik," kata rekan penulis studi Colin Benjamin, seorang ahli fisika di Institut Pendidikan dan Penelitian Ilmu Pengetahuan Nasional India (NISER). Tetapi "dapatkah kita melihatnya di dunia kuantum?"
Dalam biologi, misalnya, ratcheting kuantum menggambarkan bagaimana ion, atau molekul atau atom bermuatan, melewati membran sel. Untuk memahami perilaku ini, para peneliti dapat menggunakan model-model sederhana dan mudah disimulasikan berdasarkan versi kuantum paradoks Parrondo, kata David Meyer, ahli matematika di University of California, San Diego, yang tidak terlibat dalam penelitian.
Salah satu cara untuk memodelkan urutan acak permainan yang menimbulkan paradoks adalah dengan berjalan acak, yang menggambarkan perilaku serampangan seperti gerakan partikel mikroskopis yang bergoyang-goyang atau jalur melingkar dari foton ketika ia muncul dari inti matahari.
Anda dapat menganggap jalan acak menggunakan sandal koin untuk menentukan apakah Anda melangkah ke kiri atau kanan. Seiring waktu, Anda mungkin berakhir lebih jauh ke kiri atau ke kanan tempat Anda memulai. Dalam kasus paradoks Parrondo, melangkah ke kiri atau kanan mewakili memainkan game pertama atau kedua.
Untuk berjalan acak kuantum, Anda dapat menentukan urutan permainan dengan koin kuantum, yang tidak hanya memberikan kepala atau ekor tetapi juga keduanya sekaligus.
Namun ternyata, satu koin kuantum dua sisi tidak memunculkan paradoks Parrondo. Sebaliknya, kata Benjamin, Anda memerlukan dua koin kuantum, karena ia dan Jishnu Rajendran, mantan mahasiswa pascasarjana di NISER, menunjukkan dalam makalah teoretis yang diterbitkan pada Februari 2018 dalam jurnal Royal Society Open Science. Dengan dua koin, Anda melangkah ke kiri atau kanan hanya ketika keduanya menunjukkan kepala atau ekor. Jika setiap koin menunjukkan kebalikannya, Anda menunggu sampai flip berikutnya.
Baru-baru ini, dalam sebuah analisis yang diterbitkan Juni ini dalam jurnal Europhysics Letters, para peneliti menunjukkan bahwa paradoks juga muncul ketika satu koin kuantum digunakan - tetapi hanya jika Anda membiarkan kemungkinannya mendarat di sisinya. (Jika koin mendarat di sisinya, Anda menunggu flip lain.)
Dengan menggunakan dua cara ini untuk menghasilkan jalan acak kuantum, para peneliti menemukan permainan yang mengarah ke paradoks Parrondo - bukti prinsip bahwa versi paradoks paradoks memang ada, kata Benjamin.
Paradoks juga memiliki perilaku yang mirip dengan algoritma pencarian kuantum yang dirancang untuk komputer kuantum besok, yang dapat menangani perhitungan yang tidak mungkin untuk komputer normal, kata fisikawan. Setelah mengambil jalan acak kuantum, Anda memiliki peluang yang jauh lebih tinggi untuk berakhir jauh dari titik awal Anda daripada jika Anda mengambil jalan acak klasik. Dengan cara itu, berjalan kuantum menyebar lebih cepat, berpotensi mengarah pada algoritma pencarian yang lebih cepat, kata para peneliti.
"Jika Anda membangun algoritme yang bekerja berdasarkan prinsip kuantum atau jalan acak, akan membutuhkan waktu lebih sedikit untuk dieksekusi," kata Benjamin.
Catatan Editor: Cerita ini diperbarui untuk menjelaskan bahwa Jishnu Rajendran bukan lagi seorang mahasiswa pascasarjana di NISER.
