Isang Itim na Lubangan Permanenteng Jams Hindi maibabalik na Impormasyon

Ipinapakita ng isang bagong teorama na ang impormasyong dumadaan sa isang scrambler ng impormasyon tulad ng isang itim na butas ay aabot sa isang punto kung saan walang algorithm ang maaaring malaman ang pinag-agawan na impormasyon. Kredito: Los Alamos National Laboratory

Isa Black hole Nagbibigay ito ng bagong ilaw sa klasikong akala ng Hayden-Preskill na eksperimento sa pamamagitan ng permanenteng pagbalhin ng impormasyon na hindi mababawi ng anumang algorithm ng pag-aaral ng kabuuan ng machine.

Ang isang bagong teorama mula sa larangan ng pag-aaral ng kabuuan ng makina ay nagbukas ng isang malaking butas sa tinatanggap na pag-unawa sa paghahalo ng impormasyon.

“Ang aming teorya ay nagpapahiwatig na hindi namin maaaring gumamit ng pag-aaral ng kabuuan ng makina upang matuto ng mga tipikal na random o magulong proseso tulad ng mga itim na butas. Si Zoe Holmes, postdoctoral sa Los Alamos National Laboratory at kapwa may-akda ng artikulong inilathala noong Mayo 12, 2021, ay nasa ganitong kahulugan isang pundasyon sa kakayahang matuto ng mga hindi kilalang proseso. nagtatakda siya ng mga limitasyon, “aniya. Mga Sulat sa Physical Review.

“Sa kasamaang palad, marami sa mga kagiliw-giliw na proseso ay masyadong simple o nakabalangkas upang maging katulad ng isang random na proseso, kaya’t binibigyang diin ng mga resulta ang kahalagahan ng pag-unawa sa mga limitasyon ng pag-aaral ng kabuuan ng makina sa halip na kondenahin ito,” sabi ni Holmes.

Sa klasikong pag-iisip na eksperimento ni Hayden-Preskill, isang imahinasyong Alice ang nagtatapon ng impormasyon tulad ng isang libro sa isang itim na butas na nag-aagawan ng teksto. Mahahanap pa rin siya ng kaibigang si Bob na gumagamit ng pagkakagulo, isang natatanging pag-aari ng dami ng pisika. Gayunpaman, pinatunayan ng bagong pag-aaral na ang mga pangunahing limitasyon sa kakayahan ni Bob na malaman ang mga detalye ng pisika ng isang partikular na itim na butas ay nangangahulugang ang muling pagtatayo ng impormasyon sa libro ay magiging napakahirap o kahit imposible.

“Ang anumang impormasyon na dumadaan sa isang taong halo ng impormasyon tulad ng isang itim na butas ay aabot sa isang punto kung saan ang algorithm ng pag-aaral ng makina ay tumitigil sa isang baog na talampas at sa gayon ay hindi masusunod. Nangangahulugan ito na hindi matutunan ng algorithm ang mga proseso ng pag-aagawan,” sabi ni Andrew, isang computer scientist sa Los Alamos at kapwa may-akda ng artikulo. Si Sornborger ay Direktor ng Quantum Science Center sa Los Alamos at pinuno ng mga algorithm at simulation drive ng Center na The Center ay isang kolaborasyong multi-institusyonal na pinangunahan ng Oak Ridge National Laboratory.

Ang baog na talampas ay mga rehiyon sa larangan ng matematika ng mga algorithm ng pag-optimize kung saan ang kakayahang malutas ang problema ay nagiging mahirap na palakasin habang tumataas ang laki ng sistemang pinag-aaralan. Ang kababalaghang ito, na labis na naglilimita sa kakayahang magsanay ng malakihan na mga neural network, ay ipinaliwanag sa isang kamakailang artikulo ng isang nauugnay na koponan ng Los Alamos.

“Ang mga kamakailang pag-aaral ay nakilala ang potensyal ng pag-aaral ng kabuuan ng makina bilang isang mabigat na tool sa aming pagsisikap na maunawaan ang mga kumplikadong sistema,” sabi ni Andreas Albrecht, kapwa may-akda ng pag-aaral. Si Albrecht ay Direktor ng Center for Quantum Mathematics and Physics (QMAP) sa UC Davis at Distinguished Professor sa Kagawaran ng Physics at Astronomy. “Ang aming pag-aaral ay tumuturo sa mga pangunahing isyu na naglilimita sa mga kakayahan ng tool na ito.”

Sa inisip na eksperimento ni Hayden-Preskill, sinubukan ni Alice na sirain ang isang sikretong naka-encode ng kabuuan sa pamamagitan ng paghagis nito sa itim na butas, ang pinakamabilis na pagpapakilos ng kalikasan. Si Bob at Alice ay ang haka-haka na dami ng dinamika na duo na karaniwang ginagamit ng mga pisiko upang kumatawan sa mga ahente sa isang pag-iisip na eksperimento.

“Maaari mong isipin na gagawing ligtas ang lihim ni Alice,” sabi ni Holmes, “ngunit sinabi nina Hayden at Preskill na posible kung alam ni Bob ang unitary dynamics na ipinataw ng itim na butas at nagbabahagi ng isang sitwasyon na pinakamataas na halo sa itim na butas. Upang malutas ang lihim ni Alice sa pamamagitan ng pagkolekta ng ilang karagdagang mga photon na inilabas. Ngunit binubuhat nito ang tanong: Paano matututunan ni Bob ang mga dinamika na inilapat ng itim na butas? Hindi gumagamit ng pag-aaral ng kabuuan ng makina, ayon sa aming mga natuklasan. “

Ang isang mahalagang bahagi ng bagong teorama, na binuo ni Holmes at ng kanyang mga kapwa may-akda, ay walang ipinapalagay na kaalaman tungkol sa panghalo na halo, isang sitwasyon na malamang na hindi mangyari sa agham sa real-world.

“Ang aming pag-aaral ay nagha-highlight ng napakalaking pagkilos na kahit na ang maliit na halaga ng naunang kaalaman ay maaaring maglaro sa aming kakayahang kumuha ng impormasyon mula sa mga kumplikadong sistema at potensyal na mabawasan ang lakas ng aming teorama,” sabi ni Albrecht. “Ang aming kakayahang gawin ito ay maaaring mag-iba nang malaki sa pagitan ng iba’t ibang mga sitwasyon (mula sa teoretikal na pagtatasa ng mga itim na butas hanggang sa kongkretong mga sitwasyon na kinokontrol ng mga tao dito sa mundo). Ang pagsasaliksik sa hinaharap ay magbubunyag ng mga kagiliw-giliw na halimbawa, kapwa para sa mga sitwasyon kung saan mananatiling ganap na may bisa ang aming teorya, at para sa iba na maaaring naiwasan ito.

Pinagmulan: Zoë Holmes, Andrew Arrasmith, Bin Yan, Patrick J. Coles, Andreas Albrecht at Andrew T. Sornborger, 12 Mayo 2021 Mga Sulat sa Physical Review.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.190501

Pagpopondo: Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos, Opisina ng Agham

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.