In de film van 2018 Avengers:Infinity War , een scène waarin Dr. Strange 14 miljoen mogelijke toekomsten onderzocht om te zoeken naar een enkele tijdlijn waarin de helden zouden zegevieren. Misschien had hij het gemakkelijker gehad met hulp van een kwantumcomputer. Een team van onderzoekers van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) en Griffith University in Australië hebben een prototype kwantumapparaat gebouwd dat alle mogelijke toekomsten kan genereren in een gelijktijdige kwantumsuperpositie.

"Als we aan de toekomst denken, we worden geconfronteerd met een breed scala aan mogelijkheden, " legt assistent-professor Mile Gu van NTU Singapore uit, die de ontwikkeling leidde van het kwantumalgoritme dat ten grondslag ligt aan het prototype "Deze mogelijkheden groeien exponentieel naarmate we dieper in de toekomst gaan. Bijvoorbeeld, ook al hebben we maar twee mogelijkheden om uit elke minuut te kiezen, in minder dan een half uur zijn er 14 miljoen mogelijke futures. In minder dan een dag, het aantal overschrijdt het aantal atomen in het universum." Wat hij en zijn onderzoeksgroep realiseerden, echter, was dat een kwantumcomputer alle mogelijke toekomsten kan onderzoeken door ze in een kwantumsuperpositie te plaatsen - vergelijkbaar met de beroemde kat van Schrödinger, die tegelijkertijd levend en dood is.

Om dit schema te realiseren, ze bundelden hun krachten met de experimentele groep onder leiding van professor Geoff Pryde aan de Griffith University. Samen, het team implementeerde een speciaal ontworpen fotonische kwantuminformatieprocessor waarin de mogelijke toekomstige uitkomsten van een beslissingsproces worden weergegeven door de locaties van fotonen - kwantumdeeltjes van licht. Vervolgens toonden ze aan dat de toestand van het kwantumapparaat een superpositie was van meerdere potentiële toekomsten, gewogen naar hun waarschijnlijkheid van optreden.

"De werking van dit apparaat is geïnspireerd door de Nobelprijswinnaar Richard Feynman, " zegt dr. Jayne Thompson, een lid van het Singapore-team. "Toen Feynman kwantumfysica begon te bestuderen, hij realiseerde zich dat wanneer een deeltje van punt A naar punt B reist, het volgt niet noodzakelijk een enkel pad. In plaats daarvan, het doorkruist tegelijkertijd alle mogelijke paden die de punten verbinden. Ons werk breidt dit fenomeen uit en benut het voor het modelleren van statistische toekomsten."

De machine heeft al één toepassing gedemonstreerd:het meten van de mate waarin onze voorkeur voor een specifieke keuze in het heden van invloed is op de toekomst. "Onze benadering is om voor elke bias een kwantumsuperpositie van alle mogelijke toekomsten te synthetiseren." legt Farzad Ghafari uit, een lid van het experimentele team, "Door deze superposities met elkaar te verstoren, we kunnen volledig vermijden om elke mogelijke toekomst afzonderlijk te bekijken. In feite, veel huidige kunstmatige intelligentie (AI) algoritmen leren door te zien hoe kleine veranderingen in hun gedrag kunnen leiden tot verschillende toekomstige resultaten, dus onze technieken kunnen kwantumverbeterde AI's in staat stellen om het effect van hun acties veel efficiënter te leren."

Het team merkt op terwijl hun huidige prototype maximaal 16 futures tegelijkertijd simuleert, het onderliggende kwantumalgoritme kan in principe onbeperkt schalen. "Dit is wat het veld zo spannend maakt, ", zegt Pryde. "Het doet erg denken aan klassieke computers in de jaren zestig. Net zoals weinigen zich de vele toepassingen van klassieke computers in de jaren zestig konden voorstellen, we tasten nog steeds in het duister over wat kwantumcomputers kunnen doen. Elke ontdekking van een nieuwe toepassing geeft een nieuwe impuls aan hun technologische ontwikkeling."

Het werk is te zien in een aanstaande paper in het tijdschrift Natuurcommunicatie .