Prima pagină Stiinta

Celebrul paradox Parrondo a fost aplicat mecanicii cuantice. Ce a ieşit

Alexandru Voiculescu 07.15.2018 | ● Vizualizări: 2254
Credit: 123RF     + zoom
Galerie foto (1)

Fizicienii au demonstrat că paradoxul Parrondo - un paradox aparent în care două strategii pierzătoare se pot combina pentru a face una câştigătoare - poate emerge ca un joc de aruncare a monedei, cu o singură monedă în domeniul cuantic, dar doar dacă acestă monedă are trei faze/situaţii (cap, pajură şi muchie) şi nu cele două pe care le are în mod convenţional.

În general, paradoxul Parrondo, numit şi jocul Parrondo, funcţionează numai când două strategii perdante sunt cumva dependente una de cealaltă şi sunt combinate într-un asemenea mod încât schimbă condiţiile care duc la pierdere. De la descoperirea sa în 1996 de fizicianul Juan Parrondo, paradoxul şi-a găsit aplicaţii printre altele în inginerie, economie şi biologie evoluţionară, scrie Phys.

Pentru a fi uşor de înţeles, există un exemplu simplu. Să presupunem că avem 100 de lei şi poţi alege să joci orice combinaţie dintre două jocuri. În primul joc, pierzi 1 leu de fiecare dată când joci. În al doilea joc, câştigi 3 lei dacă numărul de lei este par şi pierzi 5 lei dacă numărul este impar. Dacă joci doar primul joc sau al doilea, vei pierde toţi banii, astfel jucatul unui singur joc este o strategie perdantă. Totuşi, dacă alternezi între cele două jocuri, începând cu al doilea, vei câştiga 2 lei de fiecare dată când joci cele două jocuri, astfel, cele două strategii perdante se pot combina într-un câştigătoare. Vei câştiga 3 lei la primul joc jucat, având 103 lei. Apoi la al doilea jucat vei pierde un leu şi vei avea suma de 102 lei. Procesul o ia de la capăt, iar 102, fiind număr par, îţi va aduce 3 lei, din care se va scade 1 leu, şi aşa mai departe, terminând o serie de două jocuri cu un număr par, de fiecare dată.

„Scopul nostru a fost de a arăta cum poate fi implementat într-un context cuantic”

În noul studiu, fizicienii Jishnu Rajendran şi Colin Benjamin de la National Institute of Science Education and Research din India au demonstrat un joc Parrondo folosind o monedă cu trei situaţii sau altfel spus un sistem cuantic cu trei stări (qutrit).



„Paradoxul Parrondo a fost văzut într-un context clasic”, a precizat Benjamin pentru Phys.org. „Scopul nostru a fost de a arăta cum poate fi implementat într-un context cuantic, în particular pentru mersul cuantic. Din păcate, versiunea cuantică a acestui joc, atunci când este implementat cu o singură monedă (qubit) într-un mers cuantic a eşuat în ceea ce priveşte limitele asimptotice. Ce am arătat în această lucrare este că un qutrit poate implementa jocul Parrondo în mersul cuantic”.

În acest mers cuantic, un jucător începe de la un punct de origine şi se mişcă ori dreapta (direcţie pozitivă), ori stânga (direcţie negativă) conform rezultatelor unei aruncări de monede. Dacă este cap, jucătorul se mişcă în dreapta, dacă este pajură, stânga, iar dacă rezultatul este muchia, atunci jucătorul stă. Întrucât este vorba despre un sistem cuantic, poate fi vorba şi despre o superpoziţie a acestor stări, caz în care jucătorul se mişcă într-o poziţie corespunzătoare, undeva între un pas complet în stânga sau în dreapta. La sfârşitul jocului, dacă probabilitatea ca jucătorul să se afle la dreapta punctului de origine este mai mare decât să se găsească la stânga, jucătorul câştigă.

Folosind unele dintre metodele standard din fizica particulelor pentru a defini conceptele unei aruncări de monede şi elaborarea regulilor jocului în funcţie de superpoziţia stărilor, fizicienii au demonstrat mai multe exemple de jocuri care rezultă în pierdere atunci când sunt jucate individual, dar atunci când sunt combinate într-o secvenţă alternativă, rezultă un produs favorabil. De asemenea, au demonstrat opusul. Spre exemplu, două jocuri care rezultă într-o victorie şi un egal atunci când sunt jucate individual pot rezulta în pierdere atunci când sunt combinate.

Mai mult chiar, fizicienii au arătat că, deşi nu este posibil să implementezi jocul Parrondo folosind o monedă cu două feţe (qubit), este posibil să implementezi jocul Parrondo folosind două monede cu două feţe (doi qubiţi).

Având în vedere aplicaţiile la scară mare ale jocurilor Parrondo, fizicienii se aşteaptă ca versiunea cuantică să ducă la o nouă cunoaştere cu privire la elaborarea algoritmilor cuantici.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Un cercetător român a realizat un studiu care poate revoluţiona mecanica cuantică, unind două domenii de bază din fizică

Mecanica cuantica: misterioasa teorie - Smart Nation

Un pas important în fizică: oamenii de ştiinţă rezolvă problema antimateriei

Pentru prima dată, un fenomen important în fizică, pe care Einstein nu a putut să-l elucideze, a putut fi măsurat şi observat experimental