Lubang hitam mengacak data yang tidak dapat dipulihkan secara permanen

Teorema baru menunjukkan bahwa data yang digerakkan oleh pengacak, seperti lubang hitam, akan mencapai tahap di mana algoritme tidak dapat mempelajari informasi yang diacak. Kredit: Laboratorium Nasional Los Alamos

SEBUAH Lubang hitam Skandal klasik Hayden-Preskill secara permanen menipu data yang tidak dapat diambil dengan algoritme pembelajaran mesin kuantum apa pun yang menyoroti eksperimen tersebut.

Sebuah teorema baru di bidang pembelajaran mesin kuantum telah membuat lubang besar dalam pemahaman yang diakui tentang informasi pengacakan.

“Teorema kami menyiratkan bahwa kami tidak akan dapat menggunakan pembelajaran mesin kuantum untuk mempelajari proses acak atau kacau sederhana seperti lubang hitam. Dalam pengertian ini, ini menetapkan batas fundamental pada pengetahuan tentang proses yang tidak diketahui, “kata Joe Holles, asisten pasca-dok dan makalah di Laboratorium Nasional Los Alamos, yang menggambarkan pekerjaan yang diterbitkan pada 12 Mei 2021. Surat ulasan fisik.

“Untungnya, sebagian besar proses yang menarik secara fisik sederhana atau cukup terstruktur sehingga tidak menyerupai proses acak, hasilnya tidak mengutuk pembelajaran mesin kuantum, melainkan menyoroti pentingnya memahami keterbatasannya,” kata Holmes.

Dalam eksperimen pemikiran klasik Hayden-Preskill, lubang hitam seperti buku fiksi Alice yang menyebarkan informasi yang menggores teks. Sebuah fitur unik dari fisika kuantum, rekannya, Bob masih dapat memulihkannya dengan terlibat. Namun, karya baru tersebut membuktikan bahwa hambatan mendasar bagi kemampuan Bob untuk mempelajari fisika lubang hitam yang diberikan berarti akan sangat sulit atau bahkan tidak mungkin untuk merekonstruksi informasi dalam buku tersebut.

“Setiap data yang didorong oleh scumbler, seperti black hole, akan mencapai titik di mana algoritme pembelajaran mesin berhenti di dataran yang tandus dan karenanya menjadi tidak diperlukan. Itu berarti algoritme tidak dapat mempelajari proses pengacakan,” kata Ander, seorang ilmuwan komputer. dan asisten kertas di Los Alamos. Sornberger adalah direktur Quantum Science Center di Los Alamos dan pemimpin algoritme pusat dan simulasi dorong. Pusat ini merupakan kemitraan multi-institusi yang dipimpin oleh Laboratorium Nasional Oak Ridge.

Dalam ruang matematis dari algoritma yang tidak terputus, Dataran Tinggi Barren adalah area di mana kemampuan untuk memecahkan masalah menjadi semakin sulit karena ukuran sistem yang dipelajari, sangat membatasi pelatihan jaringan saraf kuantum yang besar, menurut sebuah studi baru-baru ini oleh Los Alamos. .

“Pekerjaan terbaru telah mengidentifikasi potensi untuk menjadi alat yang ampuh dalam pembelajaran mesin kuantum dalam upaya kami untuk memahami sistem yang kompleks,” kata Andreas Albrecht, salah satu penulis studi tersebut. Albrecht adalah direktur Pusat Matematika dan Fisika Kuantum (QMAP) di UC Davis dan merupakan profesor terkemuka, direktur Departemen Fisika dan Astronomi. “Pekerjaan kami membahas pertimbangan dasar yang membatasi kemampuan alat ini.”

Dalam tes pemikiran Hayden-Preschill, Alice mencoba untuk menghancurkan sebuah rahasia yang dikodekan dalam keadaan kuantum dengan melemparkannya ke dalam scumbler tercepat alami, sebuah lubang hitam. Bob dan Alice adalah pasangan dinamis kuantum fiksi yang biasanya digunakan fisikawan untuk mewakili agen dalam eksperimen pemikiran.

Holmes berkata, “Anda akan berpikir itu akan membuat rahasia Alice jauh lebih aman,” tetapi Hayden dan Priscilla berpendapat bahwa jika Bob mengetahui dinamika tunggal yang diterapkan oleh lubang hitam dan berbagi keadaan yang paling membingungkan dengan lubang hitam, itu mungkin untuk keluar dari lubang hitam Kumpulkan beberapa foton ekstra untuk memecahkan kode privasi Alice. Pertanyaan ini, bagaimanapun, mendorong, bagaimana Bob mempelajari dinamika yang dilakukan oleh lubang hitam? Oke, pencarian kami tidak menggunakan Quantum Machine Learning. “

Bagian penting dari teorema baru yang dibuat oleh Holmes dan asistennya tidak berisi pengetahuan sebelumnya tentang pengacak kuantum, situasi yang tidak mungkin terjadi dalam sains dunia nyata.

“Pekerjaan kami menarik perhatian pada sejumlah kecil informasi kami sebelumnya dalam kemampuan kami untuk mengekstrak data dari sistem yang kompleks dan berpotensi mengurangi kekuatan teorema kami,” kata Albrecht. “Kemampuan kami untuk melakukan ini dapat sangat bervariasi antara situasi yang berbeda (misalnya kami memindai dari pertimbangan teoritis lubang hitam ke situasi beton yang dikendalikan manusia di Bumi). Penelitian masa depan telah memberikan contoh menarik dalam kedua situasi di mana teorema kami sepenuhnya efektif dan di mana orang lain dapat dihindari.

Referensi: Joan Holmes, Andrew Arasmith, Bin Ian, Patrick J. Coles, Andres Albrecht dan Andrew T. Surnberger, “Pelajari Scramblers of the Barren Platias Flame” Surat ulasan fisik.
DOI: 10.1103 / FizerVivelet.2626.190501

Pendanaan: Departemen Energi AS, Kantor Sains

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.