Titta på en film bakåt så kommer du troligen att bli förvirrad - men en kvantdator skulle inte göra det. Det är slutsatsen av forskaren Mile Gu vid Center for Quantum Technologies (CQT) vid National University of Singapore och Nanyang Technological University och samarbetspartners.

I forskning publicerad 18 juli i Fysisk granskning X , det internationella teamet visar att en kvantdator är mindre i träl till tidspilen än en klassisk dator. I vissa fall, det är som om kvantdatorn inte alls behöver skilja på orsak och verkan.

Det nya verket är inspirerat av en inflytelserik upptäckt som gjordes för nästan 10 år sedan av komplexitetsforskarna James Crutchfield och John Mahoney vid University of California, Davis. De visade att många statistiska datasekvenser kommer att ha en inbyggd tidspil. En observatör som ser data spelas från början till slut, som ramar i en film, kan modellera det som kommer sedan med endast en blygsam mängd minne om vad som inträffade tidigare. En observatör som försöker modellera systemet i omvänt har en mycket svårare uppgift - potentiellt behöver spåra storleksordningar mer information.

Denna upptäckt blev känd som kausal asymmetri. Det verkar intuitivt - trots allt, att modellera ett system när tiden går bakåt är som att försöka utläsa en orsak från en effekt. Vi är vana vid att tycka att det är svårare än att förutsäga en effekt av en orsak. I vardagen, att förstå vad som kommer att hända är lättare om du vet vad som just hände, och vad som hände innan det.

Dock, forskare är alltid intresserade av att upptäcka asymmetrier som är kopplade till tidsordning. Detta beror på att fysikens grundläggande lagar är ambivalenta om huruvida tiden går framåt eller bakåt. "När fysiken inte tvingar någon riktning i tid, var kommer kausal asymmetri - minneskostnaden som behövs för att vända orsak och verkan - ifrån? "frågar Gu.

De första studierna av kausal asymmetri använde modeller med klassisk fysik för att generera förutsägelser. Crutchfield och Mahoney samarbetade med Gu och medarbetarna Jayne Thompson, Andrew Garner och Vlatko Vedral på CQT för att ta reda på om kvantmekanik förändrar situationen.

De fann att det gjorde det. Modeller som använder kvantfysik, laget bevisar, kan helt minska minneskostnaderna. En kvantmodell som tvingas efterlikna processen i omvänd tid kommer alltid att överträffa en klassisk modell som efterliknar processen i framtid.

Arbetet har några djupa konsekvenser. "Det mest spännande för oss är den möjliga kopplingen till tidens pil, säger Thompson, första författare till verket. "Om kausal asymmetri bara finns i klassiska modeller, det föreslår vår uppfattning om orsak och verkan, och alltså tid, kan uppstå genom att genomdriva en klassisk förklaring av händelser i en fundamentalt kvantvärld, " hon säger.

Nästa, teamet vill förstå hur detta ansluter till andra idéer om tid. "Varje samhälle har sin egen tidspil, och alla vill förklara var de kommer ifrån, "säger Vedral. Crutchfield och Mahoney kallade kausalasymmetri ett exempel på tidens" taggpil ".

Mest ikonisk är den termodynamiska pilen. Det kommer från tanken att oordning, eller entropi, kommer alltid att öka - lite här och där, i allt som händer, tills universum slutar som en stor, het röra. Även om kausal asymmetri inte är samma sak som den termodynamiska pilen, de kan hänga ihop. Klassiska modeller som spårar mer information ger också mer oordning. "Detta antyder att kausal asymmetri kan ha entropisk konsekvens, säger Thompson.

Resultaten kan också ha praktiskt värde. Att göra av med den klassiska overheadkostnaden för att vända orsak och verkan kan hjälpa kvantsimulering. "Som en film som spelar omvänt, ibland kan vi bli tvungna att förstå saker som presenteras i en ordning som är i grunden svår att modellera. I sådana fall, kvantmetoder kan visa sig mycket effektivare än deras klassiska motsvarigheter, "säger Gu.