Dvije igre koje gube mogu se dodati pobjedničkoj igri, prema konceptu koji se zove Pardondov paradoks.
Fizičari su pokazali da ovaj paradoks postoji i u području kvantne mehanike, pravila koja regulira subatomske čestice. A to bi moglo dovesti do bržih algoritama za buduća kvantna računala.
Fizičar Juan Parrondo prvi je opisao paradoks 1997. godine kako bi objasnio kako nasumičnost može voziti remenje - asimetrične zupčasto nazubljene zupčanike koji omogućuju kretanje u jednom smjeru, ali ne i drugom. Paradoks je relevantan u fizici, biologiji, pa čak i ekonomiji i financijama.
Jednostavan primjer Pardondovog paradoksa može se ilustrirati igrom prebacivanja novčića. Recimo da se kladite na dolar na prebacivanje ponderiranog novčića koji vam daje nešto manje od 50 posto šanse da pogodite pravu stranu. Dugoročno biste izgubili.
Sada igrajte drugu igru. Ako je broj dolara koji imate višestruki 3, bacate novčić s malo manje od 10 posto šanse za pobjedu. Tako bi devet od 10 tih okršaja izgubilo. U suprotnom, možete baciti novčić sa samo manje od 75 posto šanse za pobjedu, što znači da biste osvojili tri od četiri takve okretnice. Ispada da ćete, kao i u prvoj utakmici, s vremenom izgubiti.
Ali ako ove dvije igre igrate jednu za drugom u nasumičnom redoslijedu, vaši se ukupni izgledi povećavaju. Igrajte dovoljno puta i zapravo ćete završiti bogatiji.
"Paradoks Parronda objašnjava toliko stvari u klasičnom svijetu", rekao je koautor studije Colin Benjamin, fizičar s indijskog Nacionalnog instituta za naučno obrazovanje i istraživanje (NISER). Ali "možemo li to vidjeti u kvantnom svijetu?"
Primjerice, u biologiji kvantno kickanje opisuje kako ioni, ili nabijene molekule ili atomi, prolaze kroz stanične membrane. Da bi razumjeli ovo ponašanje, istraživači mogu koristiti jednostavne modele koji se lako simuliraju na temelju kvantnih verzija Parrondovog paradoksa, rekao je David Meyer, matematičar sa Sveučilišta u Kaliforniji, San Diego, koji nije bio uključen u istraživanje.
Jedan od načina za modeliranje slučajnog slijeda igara koji izaziva paradoks jest slučajnim hodom, koji opisuje slučajna ponašanja poput pokreta mikroskopskih čestica koje se kreću ili krug fotona kada izlazi iz sunčeve jezgre.
Slučajnu šetnju možete zamisliti kao okretanje novčića kako biste odredili da li koračate lijevo ili desno. S vremenom biste mogli završiti dalje lijevo ili desno od mjesta na kojem ste započeli. U slučaju paradoksa Parrondoa, zakoračenje lijevo ili desno predstavlja igranje prve ili druge igre.
Za kvantni slučajni hod možete odrediti redoslijed igre pomoću kvantnog novčića koji daje ne samo glave ili repove, već i obje istovremeno.
Ispada, međutim, da jednostrani, dvostrani kvantni novčić ne rađa Parrondov paradoks. Umjesto toga, rekao je Benjamin, potrebna su vam dva kvantna kovanica, kao što su on i Jishnu Rajendran, bivša studentica diplomiranog studija na NISER-u, pokazali u teorijskom radu objavljenom u veljači 2018. godine u časopisu Royal Society Open Science. S dvije kovanice koračate lijevo ili desno samo kada obje pokazuju glave ili repove. Ako svaki novčić pokaže suprotno, pričekate do sljedećeg koraka.
U novije vrijeme, u analizi objavljenoj ovog lipnja u časopisu Europhysics Letters, istraživači su pokazali da paradoks također nastaje kada se koristi jedan kvantni novčić - ali samo ako dopustite mogućnost da on padne na njegovu stranu. (Ako novčić sleti na boku, čekate još jedan okret.)
Koristeći ova dva načina generiranja kvantnih slučajnih šetnji, istraživači su otkrili igre koje su dovele do Pardondovog paradoksa - dokaz principa da kvantna verzija paradoksa doista postoji, rekao je Benjamin.
Paradoks također ima ponašanja slična onima algoritama kvantne pretrage dizajniranih za sutrašnja kvantna računala, koja bi mogla riješiti proračune koji su nemogući za normalna računala, kažu fizičari. Nakon što krenete kvantnim slučajnim hodom, imate puno veće šanse da završite daleko od početne točke nego ako ste krenuli klasičnim slučajnim hodom. Na taj se način kvantne šetnje šire brže, a potencijalno vode do bržih algoritama pretraživanja, rekli su istraživači.
"Ako izgradite algoritam koji radi na kvantnom principu ili slučajnim hodom, trebat će mnogo manje vremena da se izvrši", rekao je Benjamin.
Bilješka urednika: Ova je priča ažurirana kako bi se pojasnilo da Jishnu Rajendran više nije student na NISER-u.
