Două jocuri pierdute se pot adăuga la unul câștigător, conform unui concept numit paradoxul lui Parrondo.
Acum, fizicienii au arătat că acest paradox există și în domeniul mecanicii cuantice, regulile care guvernează particulele subatomice. Și ar putea duce la algoritmi mai rapide pentru computerele cuantice viitoare.
Fizicianul Juan Parrondo a descris pentru prima dată paradoxul în 1997 pentru a explica modul în care aleatoriu poate conduce clichet - angrenaje asimetrice, dințate cu ferăstrău, care permit mișcarea într-o direcție, dar nu în cealaltă. Paradoxul este relevant în fizică, biologie și chiar economie și finanțe.
Un exemplu simplu de paradox al lui Parrondo poate fi ilustrat cu un joc de flipping de monede. Spuneți că pariați un dolar pentru a arunca o monedă ponderată care vă oferă puțin mai puțin de o șansă de 50% de a ghici partea corectă. Pe termen lung, ai pierde.
Acum joacă un al doilea joc. Dacă numărul de dolari pe care îl aveți este un multiplu de 3, aruncați o monedă ponderată cu o șansă puțin mai mică de 10%. Deci, nouă din 10 dintre acele flipsuri ar pierde. În caz contrar, veți obține o monedă cu doar o șansă de 75% de a câștiga, ceea ce înseamnă că veți câștiga trei din patru dintre aceste flipuri. Se dovedește că, la fel ca în primul joc, ai pierde în timp.
Dar dacă joci aceste două jocuri una după alta într-o secvență aleatorie, șansele tale generale cresc. Joacă-te de multe ori și vei ajunge de fapt mai bogat.
„Paradoxul lui Parrondo explică atât de multe lucruri din lumea clasică”, a declarat coin autorul studiului Colin Benjamin, fizician la Institutul Național de Educație și Cercetare Științifică din India (NISER). Dar "o putem vedea în lumea cuantică?"
În biologie, de exemplu, ratcheting-ul cuantic descrie modul în care ionii sau moleculele încărcate sau atomii trec prin membranele celulare. Pentru a înțelege acest comportament, cercetătorii pot utiliza modele simple, ușor de simulat, bazate pe versiuni cuantice ale paradoxului lui Parrondo, a spus David Meyer, matematician la Universitatea din California, San Diego, care nu a fost implicat în cercetare.
O modalitate de a modela secvența aleatorie de jocuri care dă naștere paradoxului este cu o plimbare aleatorie, care descrie comportamentul întâmplător, cum ar fi mișcarea particulelor microscopice sau calea circuitului unui foton atunci când iese din miezul soarelui.
Vă puteți gândi la o plimbare la întâmplare ca la utilizarea unei flipuri pentru a determina dacă pășiți la stânga sau la dreapta. În timp, s-ar putea să ajungeți mai departe spre stânga sau spre dreapta de unde ați început. În cazul paradoxului lui Parrondo, pasul la stânga sau la dreapta reprezintă jocul primului joc sau al doilea.
Pentru o plimbare cuantică la întâmplare, puteți determina succesiunea jocului cu o monedă cuantică, care oferă nu numai capete sau cozi, dar și ambele în același timp.
Totuși, se dovedește că o monedă cuantică cu două fețe nu dă naștere paradoxului lui Parrondo. În schimb, a spus Benjamin, aveți nevoie de două monede cuantice, așa cum a arătat el și Jishnu Rajendran, fost student absolvent la NISER, într-o lucrare teoretică publicată în februarie 2018 în revista Royal Society Open Science. Cu două monede, pășești la stânga sau la dreapta doar atunci când ambele arată capete sau cozi. Dacă fiecare monedă arată contrariul, așteptați până la următoarea răsucire.
Mai recent, într-o analiză publicată în luna iunie în revista Europhysics Letters, cercetătorii au arătat că paradoxul apare și atunci când se folosește o monedă cuantică unică - dar numai dacă permiteți posibilitatea ca acesta să aterizeze de partea sa. (Dacă moneda aterizează pe partea sa, aștepți un alt flip.)
Folosind aceste două moduri de a genera plimbări aleatorii cuantice, cercetătorii au descoperit jocuri care au dus la paradoxul lui Parrondo - o dovadă a principiului că există o versiune cuantică a paradoxului, a spus Benjamin.
Paradoxul are, de asemenea, comportamente similare cu cele ale algoritmilor de căutare cuantică, concepute pentru calculatoarele cuantice de mâine, care ar putea aborda calcule imposibile pentru computerele normale, spun fizicienii. După ce ați făcut o plimbare cuantică la întâmplare, aveți o șansă mult mai mare de a ajunge până departe de punctul dvs. de plecare decât dacă ați face o plimbare clasică la întâmplare. În acest fel, plimbările cuantice se dispersează mai rapid, ceea ce poate duce la algoritmi de căutare mai rapide, au spus cercetătorii.
"Dacă construiți un algoritm care funcționează pe un principiu cuantic sau o mișcare aleatorie, va dura mult mai puțin timp pentru a executa", a spus Benjamin.
Nota editorului: Această poveste a fost actualizată pentru a clarifica faptul că Jishnu Rajendran nu mai este student absolvent la NISER.
