O estranho paradoxo diz que 2 derrotas equivalem a uma vitória. E isso pode levar a computadores quânticos rápidos.

  • Vlad Krasen
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Duas partidas perdidas podem resultar em uma vitória, de acordo com um conceito denominado paradoxo de Parrondo.

Agora, os físicos mostraram que esse paradoxo também existe no reino da mecânica quântica, as regras que governam as partículas subatômicas. E pode levar a algoritmos mais rápidos para futuros computadores quânticos. [A física misteriosa das 7 coisas do dia a dia]

O físico Juan Parrondo descreveu o paradoxo pela primeira vez em 1997 para explicar como a aleatoriedade pode impulsionar as catracas - engrenagens dentadas assimétricas que permitem o movimento em uma direção, mas não em outra. O paradoxo é relevante em física, biologia e até mesmo economia e finanças.

Um exemplo simples do paradoxo de Parrondo pode ser ilustrado com um jogo de cara ou coroa. Digamos que você aposte um dólar ao lançar uma moeda ponderada que lhe dê um pouco menos de 50 por cento de chance de acertar o lado certo. A longo prazo, você perderia.

Agora jogue um segundo jogo. Se o número de dólares que você tem é um múltiplo de 3, você joga uma moeda ponderada com um pouco menos de 10 por cento de chance de ganhar. Assim, nove em cada 10 dessas inversões perderiam. Caso contrário, você pode jogar uma moeda com pouco menos de 75 por cento de chance de ganhar, o que significa que você ganhará três de quatro dessas jogadas. Acontece que, como no primeiro jogo, você perderia com o tempo.

Mas se você jogar esses dois jogos um após o outro em uma sequência aleatória, suas chances gerais aumentam. Jogue o suficiente e você realmente vai ficar mais rico.

"O paradoxo de Parrondo explica muitas coisas no mundo clássico", disse o co-autor do estudo Colin Benjamin, físico do Instituto Nacional de Educação e Pesquisa em Ciências da Índia (NISER). Mas "podemos ver isso no mundo quântico?"

Em biologia, por exemplo, a catraca quântica descreve como íons, ou moléculas carregadas ou átomos, passam através das membranas celulares. Para entender esse comportamento, os pesquisadores podem usar modelos simples e fáceis de simular baseados em versões quânticas do paradoxo de Parrondo, disse David Meyer, matemático da Universidade da Califórnia, San Diego, que não esteve envolvido na pesquisa.

Uma maneira de modelar a sequência aleatória de jogos que dá origem ao paradoxo é com um passeio aleatório, que descreve o comportamento aleatório, como o movimento de partículas microscópicas oscilantes ou o caminho tortuoso de um fóton quando emerge do centro do sol. [Veja Imagens Lindas da Coroa do Sol em Simulações]

Você pode pensar em um passeio aleatório como usar uma moeda ao ar para determinar se dá um passo para a esquerda ou para a direita. Com o tempo, você pode acabar mais à esquerda ou à direita de onde começou. No caso do paradoxo de Parrondo, dar um passo para a esquerda ou direita representa jogar o primeiro jogo ou o segundo.

Para uma caminhada aleatória quântica, você pode determinar a sequência do jogo com uma moeda quântica, que dá não apenas cara ou coroa, mas também as duas ao mesmo tempo.

Acontece, entretanto, que uma única moeda quântica de dois lados não dá origem ao paradoxo de Parrondo. Em vez disso, Benjamin disse, você precisa de duas moedas quânticas, como ele e Jishnu Rajendran, um ex-estudante de graduação da NISER, mostraram em um artigo teórico publicado em fevereiro de 2018 na revista Royal Society Open Science. Com duas moedas, você dá um passo para a esquerda ou direita apenas quando ambas mostram cara ou coroa. Se cada moeda mostrar o oposto, você espera até o próximo lance.

Mais recentemente, em uma análise publicada em junho na revista Europhysics Letters, os pesquisadores mostraram que o paradoxo também surge quando uma única moeda quântica é usada - mas apenas se você permitir a possibilidade de ela cair de lado. (Se a moeda cair de lado, você espera por outro lance.)

Usando essas duas formas de gerar passeios aleatórios quânticos, os pesquisadores encontraram jogos que levaram ao paradoxo de Parrondo - uma prova do princípio de que uma versão quântica do paradoxo realmente existe, disse Benjamin.

O paradoxo também tem comportamentos semelhantes aos dos algoritmos de busca quântica que estão sendo projetados para os computadores quânticos de amanhã, que poderiam lidar com cálculos impossíveis para computadores normais, dizem os físicos. Depois de fazer um passeio aleatório quântico, você tem uma chance muito maior de terminar longe de seu ponto de partida do que se fizesse um passeio aleatório clássico. Dessa forma, as caminhadas quânticas se dispersam mais rapidamente, levando potencialmente a algoritmos de busca mais rápidos, disseram os pesquisadores.

"Se você construir um algoritmo que funciona em um princípio quântico ou passeio aleatório, levará muito menos tempo para ser executado", disse Benjamin.

Nota do Editor: Esta história foi atualizada para esclarecer que Jishnu Rajendran não é mais um estudante de graduação na NISER.

Originalmente publicado em .




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