一种新的量子计算技术可以打破我们关于时间在宇宙中移动的传统理论模型。

这是一个长期以来人们似乎都认为是正确的理论：时间是朝着一个方向运行的。

那么，另一个方向呢？

生活中确实如此。从周二到周三、从2018到2019岁、从年轻人到了老年。

在传统电脑里也是这样的。那是什么意思？在你的笔记本电脑上运行一些软件来预测一个复杂的系统在未来的运行和发展要比重建它的过去容易得多。理论家们称之为 “因果不对称” 宇宙的一个属性要求，在时间上向一个方向移动比向另一个方向移动需要更多的信息，以及更复杂的计算。(实际上，时间向前迈进更容易。)

这是很现实的问题。根据今天的气象雷达数据，气象学家能够很好地预测今后五天内是否会下雨。但是，让这个气象学家用今天的雷达图像来判断五天前是否下雨？这是一项更具挑战性的任务，需要更多的数据和更大的计算机。

长期以来，信息理论家一直怀疑因果不对称可能是宇宙的一个基本特征。早在1927年，物理学家阿瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)就提出，这种不对称性是我们只在时间中前进，而从不后退的原因。如果你把宇宙理解为一台不断计算时间的巨型计算机，那么事物向前流动 (原因，然后是结果) 比向后流动 (结果，然后是原因) 要容易得多。这个想法被叫做“时间之箭”。

但是，7月18日发表在《物理评论 X》(Physical Review X)杂志上的一篇新论文，为这种可能性打开了一扇门，即那个箭头是一种经典式计算的产物。这种单向的情况之所以出现，是因为我们的工具能力有限。

一组研究人员发现，在某些情况下，因果不对称在量子计算机中消失，而量子计算机的计算方式与经典计算机完全不同。在经典计算机中，信息存储在两种状态(1或0)之一，而在量子计算机中，信息存储在遵循一些奇怪规则的亚原子粒子中，因此每一种信息可以同时处于一种以上的状态。而且，更有诱惑力的是，他们的论文指出了未来研究的方向，这些研究可能表明因果不对称在宇宙中根本不存在。

非常有序和非常随机的系统都很容易预测。(想像一下，钟摆——有序的；或者是充满房间的气体——无序。) 在这篇论文中，研究人员研究了具有适居性紊乱和随机性水平的物理系统——不是太少，也不是太多。(所以，就像发展中的天气系统一样。)而传统计算机很难理解这些问题。

接下来，他们试图用理论量子计算机（不涉及物理计算机）来计算出这些系统的过去和未来。量子计算机的这些模型不仅比传统的计算机模型使用的内存更少，而且它们可以在任意方向上运行，而不会占用额外的内存。换句话说，量子模型没有因果不对称。

虽然从传统意义上讲，这个过程不可能（通过时间）朝着其中一个方向发展，但研究结果表明，“从量子力学的角度来看” 这个过程可以在任何一个方向上进行，而只需要很少的记忆。如果这在量子计算机中是正确的，那么在宇宙中也应是如此。

量子物理学研究的是非常小的粒子的奇怪概率行为，宇宙中所有的非常小的粒子。如果量子物理学对构成宇宙的所有部分都是正确的，那么对宇宙本身也是正确的，即使有些奇怪的效应对我们来说并不总是那么明显。因此，如果量子计算机可以在不存在因果不对称的情况下运行，那么宇宙也可以。

当然，看到一系列关于量子计算机将来如何工作的证明，并不等同于看到现实世界中的效果。但研究人员说，我们离量子计算机足够先进、能够运行本文所描述的那种模型还有很长的路要走。

更重要的是，这项研究并不能证明宇宙中没有任何因果不对称。研究人员证明了在一些系统中没有不对称，但有可能存在一些非常简单的量子模型，其中存在一些因果不对称性。

就目前而言，这项研究的下一步，就是回答这个问题：找出因果不对称性是否存在于任何量子模型中。

这篇论文并没有证明时间是不存在的，也没有证明我们有一天能从时间中倒退过去。但它似乎确实表明，我们对时间、因果关系的理解的关键基石之一，并不总是以科学家长久以来设想的方式起作用，而且可能根本就不是这样。这对时间的形状意味着什么，对我们其他人来说，仍然是一个悬而未决的问题。

这项研究的真正实际好处在于，未来量子计算机能够轻松地在任何一个方向上运行模拟事物(比如天气系统)，而不会遇到严重的困难，这将当前经典建模世界的一个巨大变化。

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