Parrondo의 역설이라는 개념에 따르면 두 개의 패배 게임이 승리하는 게임에 추가 될 수 있습니다.
물리학 자들은이 역설이 아 원자 입자를 지배하는 규칙 인 양자 역학의 영역에도 존재한다는 것을 보여 주었다. 그리고 그것은 미래의 양자 컴퓨터를위한 더 빠른 알고리즘으로 이어질 수 있습니다.
물리학자인 후안 파 론도 (Juan Parrondo)는 1997 년에 역설이 어떻게 무작위성이 어떻게 래칫을 구동 할 수 있는지 설명했습니다. 역설은 물리, 생물학, 심지어 경제 및 금융과도 관련이 있습니다.
Parrondo의 역설에 대한 간단한 예는 동전 던지기 게임으로 설명 할 수 있습니다. 오른쪽을 추측 할 확률이 50 % 미만인 가중 동전을 뒤집는 것에 대해 1 달러를 베팅했다고 가정 해 봅시다. 장기적으로, 당신은 잃을 것입니다.
이제 두 번째 게임을하십시오. 당신이 가진 달러의 수가 3의 배수라면, 당신은 약간의 이길 확률로 가중 동전을 뒤집습니다. 따라서 그 플립 중 10 개 중 9 개가 손실됩니다. 그렇지 않으면 75 %의 이길 확률로 동전을 뒤집을 수 있습니다. 즉, 네 번의 플립 중 3 번을 이깁니다. 첫 번째 게임과 마찬가지로 시간이 지남에 따라 잃을 것입니다.
그러나이 두 게임을 무작위 순서로 차례대로 플레이하면 전반적인 승률이 올라갑니다. 충분한 시간을 할애하면 실제로 더 부유해질 수 있습니다.
"Parrondo의 역설은 고전 세계에서 많은 것들을 설명한다"고 연구 공동 저자 인 Colin Benjamin은 인도 국립 과학 교육 연구소 (NISER)의 물리학 자이다. 그러나 "양자 세계에서 볼 수 있습니까?"
예를 들어, 생물학에서 양자 래칫 팅은 이온 또는 하전 된 분자 또는 원자가 세포막을 통과하는 방법을 설명합니다. 샌디에고 캘리포니아 대학의 수학자 인 데이비드 메이어 (David Meyer)는이 행동을 이해하기 위해 양자 버전의 Parrondo 역설을 기반으로 간단하고 시뮬레이션하기 쉬운 모델을 사용할 수 있다고 말했다.
역설을 일으킨 임의의 게임 시퀀스를 모델링하는 한 가지 방법은 임의의 보행을 사용하는 것입니다. 이는 미세한 입자를 흔들리는 동작이나 광자가 태양의 코어에서 나올 때 회로 경로와 같은 우연한 행동을 설명합니다.
무작위 걷기는 동전 걸기를 사용하여 왼쪽 또는 오른쪽으로 밟을 지 여부를 결정하는 것으로 생각할 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 시작한 곳의 왼쪽이나 오른쪽으로 갈 수 있습니다. Parrondo의 역설의 경우 왼쪽 또는 오른쪽 단계는 첫 번째 게임 또는 두 번째 게임을하는 것을 나타냅니다.
퀀텀 랜덤 워크의 경우 퀀텀 코인을 사용하여 게임 플레이 순서를 결정할 수 있습니다.
그러나 단일 양면 양자 동전은 Parrondo의 역설을 일으키지 않습니다. 대신 벤자민은 NISER의 전 대학원생 인 Jishnu Rajendran이 2018 년 2 월 Royal Society Open Science 저널에 실린 이론 논문에서 보여준 것처럼 두 개의 양자 동전이 필요하다고 말했다.. 동전 두 개를 사용하면 머리 나 꼬리가 모두 표시 될 때만 왼쪽이나 오른쪽으로 밟습니다. 각 동전에 반대가 표시되면 다음 뒤집기를 기다릴 때까지 기다립니다.
더 최근에, 6 월에 Europhysics Letters 저널에 발표 된 분석에서, 연구원들은 단일 양자 동전이 사용될 때 역설이 발생한다는 것을 보여주었습니다. 동전이 옆으로 떨어지면 다시 뒤집을 때까지 기다립니다.
양자 랜덤 보행을 생성하는이 두 가지 방법을 사용하여 연구자들은 Parrondo의 역설로 이어지는 게임을 발견했다. 역설의 양자 버전이 실제로 존재한다는 원리의 증거라고 Benjamin은 말했다.
역설은 또한 미래의 양자 컴퓨터를 위해 설계된 양자 검색 알고리즘과 유사한 행동을 가지며, 이는 정상적인 컴퓨터에서는 불가능한 계산을 해결할 수 있다고 물리학자는 말한다. 양자 랜덤 보행을 한 후에는 클래식 랜덤 보행을하는 것보다 시작점에서 멀어 질 확률이 훨씬 높습니다. 이런 방식으로 양자 보행 속도가 더 빠르게 분산되어 잠재적으로 더 빠른 검색 알고리즘을 이끌어 낼 수 있다고 연구원들은 말했다.
벤자민 대변인은“양자 원리 또는 랜덤 보행에서 작동하는 알고리즘을 구축하면 실행 시간이 훨씬 줄어든다”고 말했다.
편집자 주 :이 이야기는 Jishnu Rajendran이 더 이상 NISER의 대학원생이 아님을 명확히하기 위해 업데이트되었습니다.
