Weird Paradox Zegt 2 Verliezen Is Gelijk Aan Een Overwinning. En Het Zou Tot Snelle Kwantumcomputers Kunnen Leiden.

{h1}

Parrondo's paradox, waarin het verliezen van kansen kan oplopen tot een winnende strategie, werkt ook in de kwantummechanica.

Twee verliezende spellen kunnen oplopen tot een winnende, volgens een concept genaamd Parrondo's paradox.

Natuurkundigen hebben aangetoond dat deze paradox ook bestaat in het rijk van de kwantummechanica, de regels die subatomaire deeltjes besturen. En het zou kunnen leiden tot snellere algoritmen voor toekomstige quantumcomputers. [The Mysterious Physics of 7 Everyday Things]

Natuurkundige Juan Parrondo beschreef voor het eerst de paradox in 1997 om uit te leggen hoe willekeur kan leiden tot ratels - asymmetrische tandwielen met zaagtanden die beweging in de ene richting mogelijk maken, maar niet in de andere. De paradox is relevant in de natuurkunde, biologie en zelfs economie en financiën.

Een eenvoudig voorbeeld van Parrondo's paradox kan worden geïllustreerd met een coin-flipping-spel. Stel dat je een dollar hebt gewed voor het omdraaien van een gewogen munt die je iets minder dan 50 procent kans geeft om de goede kant te raden. Op de lange termijn zou je verliezen.

Speel nu een tweede spel. Als het aantal dollars dat je hebt een veelvoud is van 3, draai je een gewogen munt met een kans van iets minder dan 10 procent om te winnen. Dus negen van de tien van die salto's zouden verliezen. Anders krijg je de kans om een ​​munt te draaien met een kans van bijna 75 procent om te winnen, wat betekent dat je drie van de vier keer gewonnen hebt. Het blijkt dat je, net als in de eerste game, na verloop van tijd verliest.

Maar als je deze twee spellen een voor een in een willekeurige volgorde speelt, stijgen je algehele kansen. Speel genoeg tijden en je wordt echt rijker.

"Parrondo's paradox verklaart zoveel dingen in de klassieke wereld", zei co-auteur Colin Benjamin, een natuurkundige aan het Indiase National Institute of Science Education and Research (NISER). Maar "kunnen we het in de kwantumwereld zien?"

In de biologie beschrijft quantum-rateling bijvoorbeeld hoe ionen, of geladen moleculen of atomen, door celmembranen gaan. Om dit gedrag te begrijpen, kunnen onderzoekers eenvoudige, eenvoudig te simuleren modellen gebruiken op basis van kwantumversies van Parrondo's paradox, zei David Meyer, een wiskundige aan de Universiteit van Californië, San Diego, die niet bij het onderzoek betrokken was.

Een manier om de willekeurige volgorde van games te modelleren die aanleiding geeft tot de paradox is met een willekeurige wandeling, die lukraak gedrag beschrijft, zoals de beweging van wriemelende microscopische deeltjes of het omringende pad van een foton wanneer het uit de kern van de zon komt. [Zie prachtige beelden van de Corona van de zon in simulaties]

U kunt een willekeurige wandeling bedenken door met een muntflits te bepalen of u naar links of rechts stapt. Na verloop van tijd kom je mogelijk verder naar links of rechts van waar je bent begonnen. In het geval van Parrondo's paradox, betekent links of rechts stappen het spelen van de eerste game of de tweede.

Voor een kwantum willekeurige wandeling, kun je de volgorde van het spel bepalen met een kwantummunt, die niet alleen hoofden of staarten geeft, maar ook allebei tegelijkertijd.

Het blijkt echter dat een enkele, tweezijdige kwantummunt geen aanleiding geeft tot Parrondo's paradox. In plaats daarvan, zei Benjamin, heb je twee kwantummunten nodig, zoals hij en Jishnu Rajendran, een voormalig student aan NISER, toonden in een theoretisch artikel gepubliceerd in februari 2018 in het tijdschrift Royal Society Open Science. Met twee munten sta je alleen links of rechts wanneer beide hoofden of staarten tonen. Als elke munt het tegenovergestelde toont, wacht je tot de volgende omkering.

Meer recent, in een analyse die in juni in het tijdschrift Europhysics Letters werd gepubliceerd, hebben de onderzoekers aangetoond dat de paradox zich ook voordoet wanneer een enkele kwantummunt wordt gebruikt - maar alleen als je de mogelijkheid toestaat om op zijn zij te landen. (Als de munt op zijn kant komt, wacht je tot een andere omkering.)

Met behulp van deze twee manieren om kwantum willekeurige wandelingen te genereren, vonden de onderzoekers spellen die leidden tot Parrondo's paradox - een bewijs van het principe dat er inderdaad een kwantumversie van de paradox bestaat, zei Benjamin.

De paradox heeft ook gedragingen die lijken op die van de kwantumzoekalgoritmen die ontworpen zijn voor de quantumcomputers van morgen, die berekeningen zouden kunnen maken die onmogelijk zijn voor normale computers, zeggen natuurkundigen. Na het maken van een kwantum willekeurige wandeling, heb je een veel grotere kans om ver van je startpunt te eindigen dan wanneer je een klassieke willekeurige wandeling zou maken. Op die manier verspreiden kwantumwandelingen zich sneller, wat mogelijk leidt tot snellere zoekalgoritmen, aldus de onderzoekers.

"Als je een algoritme bouwt dat werkt volgens een quantumbeginsel of een willekeurige wandeling, zal het veel minder tijd kosten om uit te voeren," zei Benjamin.

Noot van de redacteur: dit verhaal is bijgewerkt om te verduidelijken dat Jishnu Rajendran niet langer een afgestudeerde student is aan NISER.

Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com