Există un algoritm cuantic ascuns care guvernează Universul?

Ovidiu Racorean este un cercetator la Departamentul de Cercetări Financiare din Ministerul Finanțelor Publice, Trezoreria Statului, București, România. El a expus o teorie interesanta pe care o publicam in cele ce urmeaza:

Recent, au fost descoperite porți cuantice și circuite cuantice atunci când portofolii de acțiuni au fost simulate în procese de calcul cuantic, indicând existența unui cod cuantic bizar in spatele tranzacțiilor de pe piața bursieră. Codul cuantic al pieței bursiere s-ar putea dovedi a avea o semnificație mai profundă dacă este legat de recenta descoperire a codurilor cuantice la cele mai profunde niveluri de realității noastre, cum ar fi mecanica cuantică a găurilor negre și spațiul-timp al universului. S-ar putea ca acest misterios cod cuantic al pieței bursiere să fie un mic fragment dintr-un cod cuantic pe care universul nostru îl folosește pentru a crea realitatea fizică?

Conferința lui John Preskill "Este spațiul-timp un cod cuantic de corectare a erorilor?", susținută la Centrul pentru Quantum Information and Control, University of New Mexico, și anterior la Institutul Kavli pentru Fizică Teoretică, poate reprezenta un punct de cotitură în cercetarea fizică legată de punerea sub semnul întrebării a existenței și evoluției Universului nostru. Esența acestei conferințe poate schimba pentru totdeauna înțelegerea noastră despre Univers, schimbând perspectiva cercetării fizice de la mase și energii la coduri ale teoriei informației.

John Preskill, profesor la Institutul de Tehnologie din California, este cunoscut mai ales pentru dezvoltările remarcabile ale modelelor de calcul cuantic, mai precis modelele topologice calculul cuantic. Prelegerile lui Preskill inspiră o întreagă generație de fizicieni străluciți care lucrează la calculul cuantic. Această experiență în domeniul calculului cuantic poate evidenția Dr. Preskill să bată la porțile Universului cu perspectiva unică a unui cod cuantic realității.

Este spațiu-timpul un cod cuantic de corecție a erorilor?

Fațeta teoriei informației pe care cercetarea fizică o îmbrățișează în ultimii ani când vine vorba de de a înțelege legile Universului poate părea bizară, dar sfârșește prin a avea un sens perfect ascultând raționamentele doctorului Preskill cu privire la existența spațiu-timpului ca un cod cuantic. Ideea exprimării spațiu-timpului ca un cod cuantic este atât de uimitoare încât merită cel puțin o o scurtă prezentare non-tehnică. Ea se bazează pe două idei relativ recente în fizică, cea de principiul holografic și corecția cuantică a erorilor. Principiul holografic afirmă că toate informația conținută într-o regiune a spațiului este codificată la granița regiunii respective.

Corecția cuantică a erorilor este baza construirii de computere cuantice la scară largă care pot fi utilizate pentru a rezolva probleme dificile. Pe baza acestor două idei, Fernando Pastawski, Beni Yoshida, Daniel Harlow și John Preskill au construit coduri cuantice care realizează principiul holografic. John Preskill și compania au construit această imagine incredibilă a spațiu-timpului pe baza lucrărilor anterioare ale lui Almeheiri și Co și Polchinski și Co. Cercetătorii de mai târziu au ajuns cu toții la concluzia unei spațiu-timp exprimat ca un cod cuantic de corecție a erorilor, însă ei nu l-au formulat încă în mod explicit.

Universul holografic

Într-o postare pe blogul său, discutând despre lucrările lui Polchinski, fizicianul specializat in teoria stringurilor Lubos Motl, fostul profesor asistent la Universitatea Harvard, a concluzionat că "trăim într-un univers holografic univers care folosește codul calculatorului cuantic pentru a crea realitatea fizică". El l-a numit "cod holografic". Teoria universului holografic îi aparține lui Leonard Susskind, profesor de teorie fizică teoretică la Stanford și unul dintre cofondatorii principiului holografic alături de Gerard't Hoft.

Susskind a propus că universul se comportă ca o hologramă, că toate informațiile care constituie lumea noastră tridimensională sunt de fapt codificate pe universul bidimensional. Aparent, universul este o realitate holografică virtuală. Băiatul rău al fizicii, așa cum l-au numit cercetătorii americani, Dr. Susskind a extins ideea că informațiile pe care le conține o gaură neagră se află pe orizontul evenimentelor de la suprafața acesteia. Este posibil ca găurile negre să aibă de asemenea legătură cu codurile cuantice de corectare a erorilor?

Găurile negre și codul cuantic de corecție a erorilor

În cadrul unei întâlniri istorice care a avut loc anul acesta la Stockholm, la "Hawking Radiation Conference", Stephen Hawking s-a înscris din nou în așa-numitul "război al găurilor negre". El a susținut că granițele găurii negre dețin informații despre obiectele exterioare prinse înăuntru, deși acestea vor fi alterate și inutile atunci când radiază în afara orizontului găurii negre. Această prezentare a provocat revoltă în rândul cercetătorilor.

Noua idee a lui Hawking este că informațiile nu ajung deloc în interiorul găurii negre. În schimb, sunt codificate permanent într-o hologramă 2D la suprafața orizontului de evenimente al găurii negre. "Informația nu este stocată în interiorul găurii negre, așa cum ne-am putea aștepta, ci în interiorul său granița - orizontul evenimentelor", a declarat Hawking. Trebuie remarcată aici transpunerea polului de interes de la radiații și particule la informație, hologramă și teoria informației.

Frații Verlinde au avut o altă abordare care, în cele din urmă, asociază găurile negre cu codurile cuantice de corecție a erorilor. Erik Verlinde, de la Universitatea din Amsterdam și Herman Verlinde de la Princeton Center for Știință Teoretică, folosesc paralela dintre radiația găurilor negre și pierderea coerenței unui calculator cuantic. Această analogie pare fructuoasă în aplicarea tehnicilor de informare cuantică.

Toate aceste descoperiri teoretice recente relevă cu siguranță faptul că teoria informației este mai mult importantă în descrierea realității fizice decât fusese apreciată anterior. Apariția codurilor cuantice pentru a explica fenomene atât de disparate ale naturii poate converge către ideea că legile fizice ale realității noastre sunt codificate în "liniile" unui cod cuantic al Universului. S-ar putea ca întregul Univers să fie un uriaș calculator cuantic care creează realitatea noastră folosind coduri cuantice cu ajutorul algoritmilor de calcul?

Universul de calcul cuantic

Seth Lloyd este profesor de inginerie mecanică la MIT. Este un cercetător de renume în domeniul calculului cuantic, fiind coautor al unor articole împreună cu Preskill. Pentru expunerea de față, însă, un alt aspect al remarcabilei sale cariere de cercetător este relevant. În ciuda muncii sale incredibil de laborioase în domeniul calculului cuantic, publicul larg, în mare parte l-a remarcat pentru lansarea ideii de Univers computațional.

În controversata sa carte, prof. Lloyd a pus accentul pe ideea că Universul este un "uriaș calculator cuantic uriaș alcătuit din porți cuantice conectate", așa cum a fost caracterizat în American Scientist recenzie a cărții. Porțile cuantice conectate descriu în esență circuite cuantice și algoritmi cuantici. În același registru ar trebui adăugate aici observațiile doctorului James Gates, profesor la Universitatea din Maryland, la o emisiune moderată de astrofizicianul Neil deGrasse Tyson.

Referindu-se la fundamentele sale, Dr. Gates a susținut că, dacă realitatea este un cod, atunci cercetătorii ar trebui să "să încerce să detecteze prezența codurilor în legile care descriu fizica". Aceasta este tocmai rezultate cu care fizica a ieșit în ultimii ani - coduri cuantice în descrierea legilor noastre de
universului. Mai intrigantă este, poate, prezența codurilor cuantice în reprezentarea unei realități fără nicio legătură cu fizica, piețele financiare. Descoperirile recente în aplicarea codurilor cuantice calculului cuantic pentru a modela mișcările prețului acțiunilor sugerează în mod surprinzător că piața bursieră
însăși este un algoritm cuantic complex.

Calculul cuantic și piețele financiare

Pentru a obține un avantaj față de concurență, instituțiile financiare trebuie să adopte noi metode științifice idei și tehnologii avansate foarte devreme în dezvoltarea lor. Este cazul calculului cuantic calculatoarelor cuantice. Promise a fi mai puternice și mai rapide decât omoloagele lor clasice, computerele cuantice au captat în ultima vreme întreaga atenție a jucătorilor din domeniul financiar.

O întreprindere canadiană vizionară, D-Wave Systems, a ieșit pe piață cu primul calculator cuantic, un produs care a atras imediat atenția unor cumpărători importanți, Google, NASA și Lockheed Martin. Utilizând teorema adiabatică cuantică în centrul procesorului lor revoluționar, D-Wave Systems a creat acest computer cuantic special care poate reprezenta o descoperire majoră pentru domeniile care se confruntă cu probleme complexe de optimizare care trebuie rezolvate, cum ar fi căutarea avansată a cancerului, medicamente pentru cancer sau finanțe.

Finanțele ar putea beneficia de pe urma exploatării puterii calculului cuantic adiabatic pentru a rezolva optimizarea portofoliilor sau a problemelor logistice, cum ar fi binecunoscuta problemă a vânzătorului. Pe scurt, problemele financiare pot fi rezolvate, în cadrul unui calcul cuantic adiabatic, prin inițializarea unei
sistem de particule în starea fundamentală a unui hamiltonian simplu, iar apoi evoluția adiabatică a hamiltonianului către unul a cărui stare fundamentală ce codifică soluția problemei.

Ceea ce este uimitor aici este modul în care schimbarea stărilor cuantice ale unor particule mici poate rezolva probleme legate exclusiv de oameni, cum ar fi selectarea unui portofoliu optim de active în piețele financiare. Există un alt unghi de vedere al aplicabilității calculului cuantic pe piețele financiare, simularea mișcărilor de preț ale acțiunilor din portofolii.

Misteriosul cod cuantic al pieței bursiere

Unul dintre modelele convenționale de calculator cuantic, care funcționează cu porți cuantice și circuite cuantice, care este cel mai sigur de a fi construit în viitorul apropiat este calculatorul cuantic topologic. Modul cu adevărat bizar în care calculatorul cuantic topologic apare în atenția comunității științifice în 1997, odată ce A. Kitaev s-a gândit că ar putea rezolva problema corecției erorilor din computerele cuantice prin intermediul topologiei.

Topologia se ocupă de proprietățile configurațiilor geometrice care nu sunt alterate de deformare. În același mod, traiectoriile topologice ale cvasi-particulelor teoretice formate în împletituri protejează informația împotriva erorilor cauzate de interacțiunile locale cu mediul înconjurător. Cvasi-particulele se numesc anyoni și se presupune că se găsesc în efectul Hall cuantic fracționar.

În calculul cuantic topologic, porțile cuantice sunt pur și simplu implementate prin împletirea de împletituri de traiectoriile cvasi-particulelor într-o secvență predefinită. Ce legătură au aceste cvasi-particule și aceste traiectorii împletite cu piețele financiare? Seriile temporale ale prețurilor acțiunilor din portofolii prezintă aceeași comportament de împletire, la fel ca și colecția de cvasi-particule. De aici până la ideea de a simula prețurilor mișcărilor acțiunilor dintr-un portofoliu pe o simulare cuantică este doar un mic pas spre făcut.

Lucrul uimitor este că, atunci când se simulează în calculul cuantic topologic mediu, seriile temporale ale prețurilor acțiunilor realizează, în mișcarea lor de împletire, mișcări elementare de porți cuantice elementare. Porțile cuantice pe care sunt realizate prețurile acțiunilor dintr-un portofoliu pot fi înlănțuite în circuite cuantice. Este absolut fascinant să vezi cum acțiunile unor companii de renume precum McDonalds sau Walt Disney Company realizează literalmente porți cuantice în cadrul burselor zilnice de la New York Stock Exchange.

New York Stock Exchange este poate o realitate virtuală de calcul cuantic. Ar putea părea riscant să ne grăbim să tragem această concluzie într-un stadiu atât de timpuriu al cercetării legate de existența codurilor cuantice pe piața bursieră. De asemenea, pare ilar să se facă o legătură între piața bursieră cu evaporarea găurilor negre sau cu universul holografic, dar în acest moment, pare a fi singura explicație logică. În cele din urmă, o întrebare mai profundă și mai tulburătoare ar putea apărea din această poveste - Ar putea traiectoriile particulelor să exprime nu doar codul cuantic de sub piața bursieră tranzacțiile bursiere, ci și codul ascuns al întregii noastre realități fizice?

În ultimii ani, fizica teoretică cunoaște o translatare din ce în ce mai mare a interesului pentru teoria procesării informației în detrimentul maselor și energiilor clasice. Quantum par mai susceptibile de a modela proprietățile fizice ale realității noastre. Cele mai recente descoperiri pot indica existența unui cod cuantic universal cu care întregul univers acționează în conformitate. Faptul surprinzător este că porțile cuantice și circuitele cuantice, încep să apară în mod total domenii care nu au nicio legătură, cum ar fi piețele financiare. Acest lucru ar putea adăuga dovezi puternice că este posibil ca noi să să trăim într-un univers de calcul cuantic.