一項(xiàng)全新的量子計(jì)算技術(shù)或?qū)氐赘淖冇钪嬷械臅r(shí)間流動(dòng)模型。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，我們一直認(rèn)為時(shí)間只朝一個(gè)方向流動(dòng)，幾乎不會(huì)出現(xiàn)反向流動(dòng)的情況。在日常生活中，情況的確如此，就像周二過(guò)后是周三，2018年之后是2019年，年輕人會(huì)變成老年人。在經(jīng)典計(jì)算機(jī)領(lǐng)域也是如此。因此筆記本電腦上的軟件更容易預(yù)測(cè)某個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)在未來(lái)的發(fā)展走向，但推測(cè)系統(tǒng)過(guò)去的活動(dòng)則要困難得多。宇宙有一種被理論學(xué)家叫做“因果不對(duì)稱性”的特性。根據(jù)該特性，沿著時(shí)間的某一方向前進(jìn)，會(huì)比另一方向需要更多的信息和更復(fù)雜的運(yùn)算。

而這一特性在現(xiàn)實(shí)生活中也有一定影響。氣象學(xué)家可以利用今天的天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)，較為精確地預(yù)測(cè)接下來(lái)五天內(nèi)的降雨概率。但要讓他們用同一數(shù)據(jù)推測(cè)過(guò)去五天內(nèi)是否下過(guò)雨，挑戰(zhàn)性就高得多了，需要多得多的數(shù)據(jù)、以及強(qiáng)大得多的計(jì)算機(jī)。

長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，信息理論學(xué)家一直懷疑因果不對(duì)稱性也許是宇宙的一項(xiàng)基本特征。早在1927年，物理學(xué)家亞瑟·愛(ài)丁頓就指出，正是這種不對(duì)稱性決定了我們只能沿時(shí)間向前、而不能倒退。如果把宇宙想成一臺(tái)巨大的、不斷進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，那么向前（先有因，再有果）總是要容易一些，需要的資源也更少，而向后（先有果，再有因）則要困難一些。這就是所謂“時(shí)間箭頭”的概念。

但前不久發(fā)表的一篇新論文指出，時(shí)間箭頭可能是經(jīng)典計(jì)算技術(shù)刻意造就的產(chǎn)物。它之所以呈現(xiàn)出這種規(guī)律，也許僅僅是因?yàn)槲覀児ぞ哂邢薅选?/p>

一組研究人員發(fā)現(xiàn)，在特定情況下，量子計(jì)算機(jī)中的因果不對(duì)稱性竟然會(huì)消失，因此量子計(jì)算機(jī)能夠以全然不同的方式進(jìn)行運(yùn)算。經(jīng)典計(jì)算機(jī)的信息只有兩種儲(chǔ)存狀態(tài)（非0即1），但量子計(jì)算機(jī)則不然，信息存儲(chǔ)在亞原子粒子中。這些粒子有著獨(dú)特的運(yùn)行規(guī)則，可以同時(shí)處于多種狀態(tài)。更吸引人的是，這篇論文還指出，未來(lái)可能會(huì)有研究證明宇宙中其實(shí)并不存在因果不對(duì)稱性現(xiàn)象。

怎么會(huì)這樣呢？

非常有序、或非常隨機(jī)的系統(tǒng)都很容易預(yù)測(cè)。（比如擺錘是一個(gè)有序系統(tǒng)，充滿房間的氣體云是無(wú)序系統(tǒng)。）在這篇論文中，研究人員對(duì)介于兩者之間的系統(tǒng)進(jìn)行了分析——既非整齊劃一，又非雜亂無(wú)章。（比如正在成型中的天氣系統(tǒng)。）該研究的共同作者、新加坡國(guó)立大學(xué)研究量子信息的復(fù)雜度理論學(xué)家與物理學(xué)家簡(jiǎn)·湯普森（Jayne Thompson）指出，對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，這類系統(tǒng)非常難以理解。

接著，他們?cè)噲D借助理論量子計(jì)算機(jī)（未用到實(shí)體計(jì)算機(jī)）推測(cè)出這些系統(tǒng)的過(guò)去與未來(lái)。與經(jīng)典計(jì)算機(jī)相比，這些量子計(jì)算機(jī)模型不僅占用內(nèi)存更少，而且無(wú)需占用更多內(nèi)存、便可實(shí)現(xiàn)時(shí)序上的雙向運(yùn)行。換句話說(shuō)，這些量子模型中并不存在因果不對(duì)稱性?！敖?jīng)典計(jì)算機(jī)也許無(wú)法倒序運(yùn)行，”湯普森表示，“但我們的研究結(jié)果顯示，從‘量子力學(xué)’的角度來(lái)看，這種運(yùn)算過(guò)程無(wú)論朝哪個(gè)方向都能運(yùn)行，并且使用的內(nèi)存非常少?！?/p>

湯普森還指出，假如量子計(jì)算機(jī)具有這一特性，那么整個(gè)宇宙也應(yīng)當(dāng)如此。量子物理研究的是宇宙中一切微型粒子的奇特概率行為。既然宇宙是由這些微型粒子構(gòu)成的，假如它們均符合量子物理規(guī)律，那么宇宙本身也應(yīng)當(dāng)符合，盡管有些更奇特的效果可能難以覺(jué)察。因此，假如量子計(jì)算機(jī)無(wú)需因果不對(duì)稱性便可運(yùn)行，那么宇宙也應(yīng)當(dāng)如此。當(dāng)然，觀察到這些證據(jù)并不等同于在現(xiàn)實(shí)世界中就能觀察到相應(yīng)的效果。但我們還要走很長(zhǎng)一段路，才能研制出足夠先進(jìn)、能夠真正運(yùn)行論文中描述的這些模型的量子計(jì)算機(jī)。

湯普森還指出，此次研究并未證明宇宙中完全不存在因果不對(duì)稱性。盡管她和同事們的研究結(jié)果顯示，許多系統(tǒng)中都不存在這一特性。但她也表示，有些非?；A(chǔ)的量子模型中可能會(huì)存在部分因果不對(duì)稱性?！拔覍?duì)此仍持觀望態(tài)度?！睖丈f(shuō)道。但也只是目前而已。

湯普森表示，他們研究的下一步便是要弄清是否有量子模型存在因果不對(duì)稱性。此次發(fā)表的論文并不意味著時(shí)間不存在，也不意味著我們未來(lái)能實(shí)現(xiàn)時(shí)光倒流。但該研究顯示，在我們對(duì)時(shí)間和因果的理解中，有一塊關(guān)鍵的組成部分并不像科學(xué)家長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)堅(jiān)信的那樣，甚至可能截然相反。但這一發(fā)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的形態(tài)和我們的日常生活究竟有何影響，目前還是個(gè)未知數(shù)。

湯普森指出，此次研究的實(shí)際作用在于，它證明了未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)可以輕松模擬過(guò)去和未來(lái)的狀況（比如天氣）。對(duì)目前的經(jīng)典計(jì)算機(jī)模型而言，這必將引發(fā)滔天巨變。