Σύνδεση Κβαντικής Φυσικής και θεωρίας παιγνίων, Link Between Quantum Physics and Game Theory Found

Μια άγνωστη σχέση ανάμεσα σε δύο φαινομενικά ασύνδετους κλάδους της σύγχρονης επιστήμης, τη Θεωρία Παιγνίων και την Κβαντική Φυσική ανακάλυψαν πρόσφατα ερευνητές από τα Πανεπιστήμια του Μπρίστολ και της Γενεύης.

Όσο περνά ο καιρός η έρευνα σε κάθε επιστημονικό κλάδο γίνεται περισσότερο εξειδικευμένη και ολόκληρες κοινότητες επιστημόνων ερευνούν πολύ συγκεκριμένα θέματα, χωρίς να πλησιάζουν το ερευνητικό πεδίο των συναδέλφων τους. Δυο επιστήμονες, όμως, ο φυσικός Nicolas Brunner και ο μαθηματικός Noah Linden αποφάσισαν να συνεργαστούν στενά για να αποκαλύψουν μια απρόσμενη σχέση ανάμεσα στη Θεωρία Παιγνίων και την Κβαντική Φυσική. [Nicolas Brunner and Noah Linden: Bell nonlocality and Bayesian game theory]

In 1994, at the age of 66, John Nash received the Nobel Prize in Economics in Stockholm, Sweden, for his work on Game Theory.

Να θυμίσουμε ότι η Θεωρία Παιγνίων – η οποία χρησιμοποιείται σήμερα σε ένα ευρύ φάσμα τομέων, από την οικονομία και τις κοινωνικές επιστήμες μέχρι τη βιολογία και τη φιλοσοφία – παρέχει ένα μαθηματικό πλαίσιο, μια μεθοδολογία ανάλυσης καταστάσεων (σύγκρουσης ή συνεργασίας) μεταξύ μιας ομάδας λογικών ατόμων, με στόχο να αποκτήσει ο καθένας το μεγαλύτερο όφελος. Στις αρχές της δεκαετίας του 1950 ο John Nash έδειξε ότι οι στρατηγικές που υιοθετούν οι παίκτες σχηματίζουν ένα σημείο ισορροπίας (τη λεγόμενη ισορροπία Nash) από το οποίο κανένας από τους παίκτες δεν έχει κάποιο κίνητρο να απομακρυνθεί και να αλλάξει στρατηγική.

John Stewart Bell

Η κβαντομηχανική, η θεωρία που περιγράφει τη συμπεριφορά της ύλης στο μοριακό, ατομικό και υποατομικό επίπεδο, προβλέπει μια μεγάλη ποικιλία από εκπληκτικά φαινόμενα, όπως η κβαντική μη-τοπικότητα, που η διαίσθηση και η κοινή λογική δεν μπορούν να ερμηνεύσουν. Στη δεκαετία του 1960 ο John Stewart Bell απέδειξε ότι οι προβλέψεις της κβαντικής μηχανικής είναι ασυμβίβαστες με την αρχή της τοπικότητας, δηλαδή με το γεγονός ότι ένα αντικείμενο μπορεί να επηρεαστεί άμεσα μόνο από το περιβάλλον του και όχι από μακρινά συμβάντα.

The separation of a quark-antiquark pair.

Ειδικότερα, όταν απομακρυσμένοι παρατηρητές κάνουν μετρήσεις σε ένα ζεύγος περιπλεγμένων σωματιδίων της κβαντικής μηχανικής, όπως τα φωτόνια, τα αποτελέσματα των μετρήσεων αυτών έχουν υψηλό βαθμό συσχέτισης. Στην πραγματικότητα αυτοί οι συσχετισμοί είναι τόσο ισχυροί που δεν μπορούν να εξηγηθούν από οποιαδήποτε φυσική θεωρία που σέβεται την αρχή της τοπικότητας.

Topological Charge Density.

Οι δυο επιστήμονες έδειξαν, πρόσφατα, ότι τα δύο παραπάνω ζητήματα είναι βαθιά συνδεδεμένα με έννοιες οι οποίες εμφανίζονται και στα δύο επιστημονικά πεδία. Για παράδειγμα, η φυσική έννοια της τοπικότητας αναγνωρίζεται σε παιχνίδια όπου οι παίκτες έχουν υιοθετήσει μια κλασική στρατηγική. Στην ουσία, η αρχή της τοπικότητας θέτει ένα θεμελιώδες όριο στην απόδοση επιτυχίας των κλασικών παικτών, το οποίο είναι συνδεδεμένο με τους κανόνες της κλασικής φυσικής.

Ακολούθως, μέσω της κβαντομηχανικής, οι ερευνητές έδειξαν ότι οι παίκτες οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιούν κβαντικές πηγές, όπως τα περιπλεγμένα κβαντικά σωματίδια, μπορούν να ξεπεράσουν σε απόδοση τους κλασικούς παίκτες. Συνεπώς, οι τελευταίοι έχουν τη δυνατότητα σε μια αναμέτρηση να έχουν καλύτερη απόδοση από την μέγιστη απόδοση κάθε κλασικού παίκτη.

Και αυτή είναι η αρχή μια διαπίστωσης η οποία, σύμφωνα με τον Nicolas Brunner, μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους στην επιστημονική έρευνα και να αξιοποιηθεί σε αρκετούς τομείς, από τις δημοπρασίες μέχρι την κβαντική τεχνολογία.