När det gäller att studera transportsystem, börser och vädret, kvantmekanik är förmodligen det sista jag tänker på. Dock, forskare vid Australiens Griffith University och Singapores Nanyang Technological University har just utfört ett "proof of princip" -experiment som visar att när det gäller att simulera så komplexa processer i den makroskopiska världen kan kvantmekanik ge en oväntad fördel.

Griffiths professor Geoff Pryde, som ledde projektet, säger att sådana processer kan simuleras med en "kvanthårddisk", mycket mindre än minnet som krävs för konventionella simuleringar.

"Stephen Hawking sa en gång att 2000 -talet är" komplexitetens sekel ", som många av dagens mest angelägna problem, som att förstå klimatförändringar eller utforma transportsystem, involvera stora nätverk av interagerande komponenter, " han säger.

"Deras simulering är därför oerhört utmanande, kräver lagring av oöverträffade datamängder. Vad våra experiment visar är att en lösning kan komma från kvantteori, genom att koda dessa data i ett kvantsystem, såsom ljusets kvanttillstånd. "

Einstein sa en gång att "Gud spelar inte tärningar med universum, "uttrycker sitt förakt med tanken att kvantpartiklar innehåller inneboende slumpmässighet.

"Men teoretiska studier visade att denna inneboende slumpmässighet är precis rätt ingrediens som behövs för att minska minneskostnaden för modellering av delvis slumpmässig statistik, "säger Dr Mile Gu, en medlem i teamet som utvecklade den inledande teorin.

I motsats till det vanliga binära lagringssystemet - nollorna och bitarna - kan kvantbitar vara samtidigt 0 och 1, ett fenomen som kallas quantum superposition.

Forskarna, i sitt papper publicerat i Vetenskapliga framsteg , säg att denna frihet tillåter kvantdatorer att lagra många olika tillstånd i systemet som simuleras i olika superpositioner, använder mindre minne totalt sett än i en klassisk dator.

Teamet konstruerade en princip -bevis -kvantsimulator med hjälp av en foton - en enda ljuspartikel - som interagerade med en annan foton.

De mätte minneskraven för denna simulator, och jämförde det med de grundläggande minneskraven för en klassisk simulator, när den används för att simulera specificerade delvis slumpmässiga processer.

Data visade att kvantsystemet kunde slutföra uppgiften med mycket mindre information lagrad än den klassiska datorn- en faktor på 20 förbättringar vid bästa punkt.

"Även om systemet var väldigt litet - även den vanliga simuleringen krävde bara en enda bit minne - visade det sig att kvantfördelar kan uppnås, "Säger Pryde.

"Teoretiskt sett stora förbättringar kan också realiseras för mycket mer komplexa simuleringar, och ett av målen med detta forskningsprogram är att föra fram demonstrationerna till mer komplexa problem. "