¿Qué pasaría si un procesador pudiera procesar más rápido que la velocidad de la luz?

Buena pregunta.

La cuestión de si es posible o no no es realmente abordable en el estado actual de la investigación de física teórica, pero podemos ver qué sucede si suponemos que se puede hacer.

Si está haciendo algo más rápido que la velocidad de la luz, implica que también lo está haciendo al revés en el tiempo. Técnicamente hablando, esto se refiere a una curva de tiempo cerrada, que describe la trayectoria de una partícula en un múltiple de 4 dimensiones (es decir, su línea mundial a través del espacio-tiempo) y dice que crea un bucle en el tiempo. Puede hablar sobre las objeciones habituales del viaje en el tiempo, como la paradoja del abuelo, pero esto se evita al imponer la consistencia [causal]. En términos de mecánica cuántica, significa que el operador de evolución debe producir el estado inicial nuevamente al final del ciclo de tiempo (y los operadores que no son ilegales).

Resulta que cualquier computadora aumentada con capacidades de viaje en el tiempo puede resolver problemas NP-completos en un número polinómico de pasos. En realidad, hay una clase de complejidad aún más difícil, PSPACE , que es solucionable en tiempo polinómico tanto por computadoras clásicas como cuánticas, dada la capacidad de viajar en el tiempo, y se puede demostrar que los dos modelos son equivalentes en este caso. Los resultados son bastante técnicos y no intentaré reproducirlos aquí.

En términos de teoría de la complejidad, el tiempo y el espacio son dos recursos importantes que difieren de una manera clara: el espacio es un recurso reutilizable y, a veces, puede salirse con la suya sin necesitar mucho, pero el tiempo solo se puede usar una vez. Claramente, la situación cambia si postulamos la existencia del viaje en el tiempo. Descubrir exactamente cómo estos recursos ayudan (o perjudican) la eficiencia computacional es un problema importante en la investigación teórica de CS, por lo que, aunque parece un poco extraño investigar este tipo de ideas remotas, podría darnos una nueva perspectiva sobre El poder teórico de las computadoras en nuestro universo.

Otras lecturas:

  1. Teoría inicial dada por David Deutsch en 1991: Mecánica cuántica cerca de líneas de tiempo cerradas.
  2. Este es un pequeño documento agradable, pero tenga en cuenta que uno puede crear algoritmos inconsistentes con este enfoque ya que no se especifica el modelo de cálculo subyacente: [gr-qc / 0209061] Las computadoras con curvas cerradas pueden resolver problemas difíciles.
  3. [quant-ph / 0309189] La complejidad computacional cuántica en presencia de curvas cerradas de tiempo muestra que puede resolver problemas difíciles de manera eficiente, con corrección de errores también.
  4. Probablemente la lectura más fácil, en mi opinión: [0808.2669] Las curvas cerradas de tiempo hacen que la computación cuántica y clásica sea equivalente.

En el universo de “Fire upon the Deep” de Verner Vinge, la capacidad de superar la velocidad de la luz aumentando los factores a medida que uno se aleja del centro galáctico afecta tanto el viaje espacial como las computadoras y los seres sintientes, quienes pueden procesar datos a múltiplos de la velocidad de luz. Las razas súper inteligentes pueden “trascender” y convertirse efectivamente en dioses, y alejarse aún más de los núcleos galácticos. (lo que lleva a una interesante disciplina académica llamada “Teología Aplicada” para aquellos que buscan interactuar con lo trascendido)

No es una “respuesta”, pero me imagino que tiraría a Vinge, ya que es uno de mis chicos favoritos de ciencia ficción, y es un profesor de informática en la UCSF que ha pensado en estas cosas lo suficiente como para escribir un montón de libros al respecto. .

En el libro de ciencia ficción Exultant de Stephan Baxter discutieron esto. Usando curvas de línea de tiempo cerradas por las que pequeños robots viajarían más rápido que la luz y pasarían información tan pronto como se solicitara. Colectivamente, cualquier problema se resolvió inmediatamente después de que se solicitó y, en teoría, no hubo desgaste en los componentes, ya que nunca se usaron debido a la paradoja del tiempo. En cambio, tan pronto como se le dio una tarea al procesador, se recibió la respuesta. Los ingenieros incluso se salieron con la suya de mala calidad. Si lo piensa, los problemas convencionales, como los requisitos de energía y el calor, etc. serían discutibles. El procesador nunca estaría en uso más allá de la tarea básica de recibir la información y tal vez enviar los datos (como se supone que la información se recibe inmediatamente después de que se envían los datos), por lo que usaría una energía mínima y no produciría calor, etc. en sí se relaciona más con las líneas de tiempo, la probabilidad y las paradojas. En ese sentido, todas las líneas de tiempo potenciales parecen borrarse a sí mismas en lugar de solaparse en el movimiento hacia adelante, es decir, no se pueden observar cambios después del punto de inicio. El uso de técnicas de bucle como en la programación normal podría incluso sugerir que, incluso si los procesadores se queman en una línea de tiempo, todo lo que necesita suceder es que el problema se vuelva a intentar en otra línea de tiempo, por lo que las respuestas aún se pueden obtener incluso si los procesadores son incapaces de procesándolo independientemente del tiempo. Es decir, dividir un problema complejo en problemas más pequeños y fáciles.

¡Nada! Permanecerá inactivo.

Hadayat tomó un camino diferente e interesante al responder esto. Pero el hecho importante es que los procesadores procesan. No son productores de datos. Eventualmente, necesitará que las fuentes de entrada sean tan rápidas como lo será su procesador.

Hoy en día, los procesadores son lo suficientemente más rápidos que cualquiera de los productores de datos / fuentes de entrada que estamos aprovechando y produciendo ciclos de CPU mediante subprocesos múltiples (no multiprocesamiento). Pero obtener velocidad de la luz o superar eso no va a ayudar a menos que su disco, memoria y caché sean tan rápidos como el procesador.

Bien, ¿definimos primero el procesamiento de algo más rápido que la velocidad de la luz? Debido a que la velocidad de la luz es una velocidad, mientras que la velocidad de procesamiento de la información es el tiempo que lleva pasar un cierto bit de información. Los dos no están relacionados.

Lo que podría preguntarse es si es posible que la transferencia de bits de un lugar a otro exceda la velocidad de la luz. A eso mi respuesta sería no. La transferencia de bits / información está restringida por la velocidad de la luz, ya que incluso el medio de transferencia más rápido es la velocidad de la luz.

More Interesting

¿Qué es lo contrario de una máquina de Turing? ¿Existe una máquina teórica que ya esté configurada para calcular algún algoritmo de la manera más directa?

¿Qué es la lógica formal en informática?

Cómo detectar un ciclo en un gráfico dirigido

¿Los humanos alguna vez entenderán verdadera y completamente el Universo?

¿Practicar las matemáticas es bueno para la programación competitiva?

Cómo encontrar un algoritmo para encontrar tanto el mínimo como el máximo de n números usando menos de 3n / 2 comparaciones

Cómo resolver la Competencia de Computación Canadiense de 1996, Etapa 1, Problema C (vea el enlace del problema a continuación)

¿Una licenciatura en matemáticas y ciencias de la computación se enfoca más en las matemáticas que en ciencias de la computación?

Intuitivamente, ¿qué es una función computable?

¿Se utiliza la teoría de grupos en la IA?

Si desmantelo un cubo de Rubik y luego lo vuelvo a montar de todas las formas posibles, ¿cuántos cubos distintos de Rubik son posibles?

¿Por qué SAS es mucho más rápido que R? Utilicé el código para encontrar los primeros k números primos en SAS y R para comparar su eficiencia, y los códigos son esencialmente los mismos, pero los resultados están fuera de mi mente.

¿Cuáles son los impactos de resolver el problema P = NP en la criptología?

¿Cómo se usa la teoría de juegos en la IA?

Cómo demostrar que EQTM = {: L (M1) = L (M2)} es indecidible (suponga que M1 y M2 son codificaciones de TM)