Zullen kwantumcomputers in staat zijn om het universum te simuleren?

Antwoord

Beste Guy,

Op dit moment zijn de practische quantum computers nog zeer beperkt in hun capaciteiten (de IBM Q System One bevat bijvoorbeeld maar 20 qubits om mee te werken, jouw laptop telt in Giga (miljard) of zelfs Tera (biljoen) bits...weliswaar klassieke bits) maar die zullen ongetwijfeld groeien over de jaren. Nu wat je vraag betreft zit er een addertje onder het gras.  Ondanks het feit dat een kantumcomputer toegang geeft tot algoritmen die veel krachtiger zijn dan wat mogelijk is met een klassieke computer, vraag je hier om een systeem te simuleren dat zelf kwantummechanisch (en relativistisch) is. Laat het ons even wat simpeler maken. In plaats van het gehele universum, laat ons eens bedenken wat we nodig hebben om 1 deeltje te bestuderen dat maar 2 kwantummechanische toestanden heeft (dat zou je als een qubit kunnen gebruiken, want het kan even veel informatie bevatten). Nu hoeveel qubits heb je nodig om 1 qubit te simuleren? Minstens 1. En hoe lang zou een simulatie duren die het gedrag van je deeltje gedurende 1 seconde beschrijft duren? Minstens 1 seconde. Om het hele universum te simuleren zou je dus een kwantumcomputer nodig hebben die minstens even groot is als het universum zelf (en dan moet je ervan uit gaan dat je deze kwantumcomputer "buiten" ons universum laat draaien), en die minstens even lang dient te rekenen als de tijdspanne die je wil bestuderen. Je wordt hier dus gesaboteerd door het feit dat je het universum en de evolutie ervan kan zien als de kwantumcomputer die zichzelf simuleert. Zodra je die simulatie "efficiënter maakt" dan ga je benaderen, en kan je zeggen dat je het universum eigenlijk niet meer simuleert.

Betekent dit dat er geen ideëen zijn over "of" en zoja wat er voor de big bang bestond? Cosmologen hebben hiervoor geen kwantumcomputer nodig, en zijn hier dan ook al lange tijd mee bezig. Een idee is dat ons universum ontstond als een bel op de rand van een ander universum. Ze menen hiervoor bewijs te zien in de kosmische achtergrondstraling. Of wat dacht je van het idee dat ons universum eigenlijk de uitlaat is van een wit gat (een speculatief anti-zwart gat), dat verbonden is met een zwart gat in een ander universum?

Nu, zouden we kunnen te weten komen via een simulatie van het voorgestelde type (als we even de praktische haalbaarheid van het creëren van de nodige (kwantum)computer buiten beschouwing laten) wat er voor de Big Bang gebeurde? Dat hangt allemaal van de "juistheid" van het model af en ons vertrouwen in dat model. Er zijn reeds verschillende modellen in omloop, die in meer of mindere mate experimentele ondersteuning hebben. Het feit dat we niet zelf kunnen gaan kijken dwingt ons in dit geval gebruik te maken van indirecte informatie/experimenten/observatie. In hoeverre de voorgestelde simulatie beter zou doen is dus moeilijk in te schatten. Ook de aanname dat de natuurwetten voor en na de singulariteit (= de Big Bang) dezelfde (moeten) zijn is een bron van onzekerheid.

Al bij al, een complexere vraag dan je op het eerste zicht zou verwachten.