Komputer relatywistyczny, projekt, który ma na celu zrewolucjonizowanie informatyki za pomocą teorii Einsteina: do czego można go wykorzystać

Podczas gdy tradycyjne komputery PC bazują na systemie, który interpretuje tylko instrukcje binarne, komputery kwantowe opierają się na kubitach , jednostkach, które mogą być jednocześnie jedynkami i zerami , dzięki superpozycji. Ale jeśli to już brzmi ezoterycznie, teraz pojawia się prototyp o wyższym poziomie złożoności : komputery relatywistyczne .

Tego typu systemy komputerowe z gatunku science-fiction, zamiast opierać się na układach krzemowych lub splątaniu, mogłyby wykorzystywać siłę przyciągania pól grawitacyjnych jako swoje główne narzędzie obliczeniowe.

Koncepcja ta, krążąca w świecie idei, opiera się na efektach ogólnej teorii względności Alberta Einsteina — takich jak zakrzywienie czasoprzestrzeni i prędkość obiektów o dużej masie — służących do przetwarzania informacji.

W mniej koncepcyjnych terminach byłby to system, który nie wymaga żadnych przewodów ani konkretnego sprzętu . Jego wewnętrzny zegar może przyspieszać lub zwalniać w zależności od odległości od źródła grawitacji. To dosłownie maszyna, która czerpie energię z struktury wszechświata .

Patrząc w przyszłość, będzie można ją wykorzystać do symulacji całych wszechświatów z ekstremalną precyzją fizyczną , od obliczania złożonych procesów grawitacyjnych, takich jak czarne dziury lub rozszerzanie się kosmosu, po nowe formy sztucznej inteligencji oparte na upływie czasu.

Abstrakcja ta jest dziełem Eleftheriosa-Ermisa Tselentisa z Politechniki Brukselskiej (Belgia) i Amina Baumelera z Uniwersytetu w Lugano (Szwajcaria), którzy opracowali dowód matematyczny , który zrewolucjonizował obecny sposób przesyłania informacji.

Kluczem do tej spekulacji jest zrozumienie, że czasoprzestrzeń nie jest sztywną, wieczną strukturą, jak sugerowała szczególna teoria względności. Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina może się wyginać, rozciągać i zapadać jak czterowymiarowa kosmiczna płachta, gdy coś masywnego naciska na nią.

To właśnie ta wewnętrzna elastyczność pozwala wszechświatowi wyginać się i deformować pod wpływem obecności masywnych ciał, takich jak planety i gwiazdy. I ta sama krzywizna zmienia bieg wszystkiego, co przez nią przechodzi, nawet sygnałów, które nią podróżują. Jakby kosmos, składając się, przeprojektowywał również swoje własne ścieżki.

Aby wyjaśnić to odkrycie, badacze wyobrazili sobie scenariusz z trzema osobami — Alicją, Bobem i Charliem — wymieniającymi wiadomości . Kluczowe pytanie: co by się stało, gdyby jedna z nich mogła manipulować czasoprzestrzenią, przez którą przemieszcza się informacja?

Czy byłoby możliwe, aby Alicja na przykład omyłkowo odebrała wiadomość przeznaczoną dla Boba, po prostu dlatego, że sygnał został przekierowany w zniekształcony region kosmosu? Albo aby Charlie odpowiedział na wiadomość, której Bob jeszcze nie wysłał, odwracając naturalny porządek przyczyny i skutku?

Dzięki tym kombinacjom udało im się stworzyć równanie pozwalające stwierdzić, czy deformacja macierzy czasoprzestrzennej zmieniła naturalny porządek przekazów.

Analiza skupiła się na tym, czy takie odchylenia — takie jak otrzymywanie wiadomości w niewłaściwej kolejności lub przechwytywanie wiadomości innych osób — można wykryć, obserwując zachowanie informacji, gdy w konwersacji bierze udział czasoprzestrzeń.

Jak wynika z artykułu opublikowanego w czasopiśmie New Scientist, równania opracowane przez Tselentisa i Baumelera pozwalają wykryć, czy wymiana informacji między kilkoma osobami — takimi jak Alicja, Bob i Charlie — miała miejsce w środowisku, w którym manipulowano czasoprzestrzenią.

Według Baumelera, chociaż teoria względności okazała się skutecznym narzędziem w wyjaśnianiu struktury wszechświata, wciąż brakowało narzędzia matematycznego, które potrafiłoby przetłumaczyć, w jaki sposób te zniekształcenia wpływają na przepływ informacji.

Jest to pierwsza próba połączenia dwóch światów , które do tej pory funkcjonowały równolegle: ogólnej teorii względności , która opisuje zachowanie się rzeczywistości fizycznej, i przesyłu informacji , będącego podstawą informatyki.

Problem polega na tym, że teoria Einsteina działa wspaniale, ale nie pasuje do innego wielkiego bastionu współczesnej fizyki, teorii kwantowej . Opierają się one na sprzecznych założeniach dotyczących natury rzeczywistości.

Konkretnie, ogólna teoria względności zakłada jednorodną czasoprzestrzeń, podczas gdy teoria kwantowa zakłada, że ​​materia i energia istnieją jedynie w dyskretnych fragmentach.

Obecnie wśród fizyków najszerzej rozpowszechniony jest pogląd, że należy znaleźć sposób na zintegrowanie grawitacji ze światem kwantowym, co wiąże się ze stworzeniem teorii grawitacji kwantowej.

Pomysł jest równie śmiały, co intrygujący: wykorzystać grawitację nie tylko do wyjaśnienia, jak działa wszechświat, ale także jako narzędzie do przetwarzania informacji . Zamiast wymagać sprzętu, to grawitacyjne obliczenia byłyby zbudowane na fizycznych zasadach kosmosu.

Jedna z najpopularniejszych teorii fizyki cząstek elementarnych głosi, że jeśli grawitacja istnieje, to dlatego, że żyjemy w symulacji, czyli swego rodzaju kosmicznej grze wideo, w której do generowania świata potrzebny jest komputer.

Ale ta praca przybiera nieoczekiwany obrót: co, jeśli nie byłoby odwrotnie? Co, gdybyśmy mogli zbudować komputer, który wykorzystuje grawitację jako część swojego działania? Relatywistyczną maszynę, napędzaną tą samą siłą, która kształtuje galaktyki.