Η κατασκευή ενός κβαντικού επεξεργαστή από τη Google οδηγεί σε σκέψεις και συμπεράσματα που κάνουν το μυαλό να χάνεται ανάμεσα στη Φιλοσοφία και στη Φυσική
Πρώτα πρέπει να καταλάβουμε, στο μέτρο του δυνατού, με τι ασχολείται η Κβαντική Φυσική. Ασχολείται με τον μικρόκοσμο. Τα κβάντα είναι η θεμελιώδης μονάδα τόσο της ενέργειας όσο και της ύλης. Ας πούμε τα φωτόνια είναι τα κβάντα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Τα κουάρκ είναι τα θεμελιώδη σωματίδια των νετρονίων και των πρωτονίων. Kατανοητό; Ωραία. Τώρα πάμε να δούμε τι είναι τα qubits. Tα κβαντικά bit είναι η θεμελιώδης μονάδα πληροφορίας σε έναν κβαντικό υπολογιστή. Είναι το ανάλογο των κλασικών bits στους συμβατικούς υπολογιστές. Οι υπολογιστές που χρησιμοποιούμε λειτουργούν με βάση το δυαδικό σύστημα, βάσει του οποίου ένα bit, δηλαδή η βασική μονάδα πληροφορίας, μπορεί να πάρει μόνο δύο τιμές: 0 ή 1. Ενα qubit όπως μπορεί να είναι ταυτοχρόνως και 0 και 1. Γιατί συμβαίνει αυτό; Ας το αφήσουμε στην άκρη, θα μπλέξουμε. Υπάρχουν κβαντικοί υπολογιστές σε λειτουργία; Φυσικά. Ένας κβαντικός υπολογιστής χρησιμοποιεί ειδικά υλικά για να αξιοποιήσει τις κβαντικές ιδιότητες. Οι επεξεργαστές του είναι εξαιρετικά περίπλοκοι και η λειτουργία τους εξαρτάται από προηγμένες τεχνολογίες που μπορεί να μη βρίσκονται στα σπάργανα, αλλά έχουν ακόμα δρόμο μπροστά τους. Αφού, λοιπόν, τα qubit μπορούν να παίρνουν ταυτοχρόνως δύο τιμές, ενώ τα bits παίρνουν μία, αυτό σημαίνει ότι ο κβαντικός υπολογιστής είναι πολύ πιο γρήγορος από τον συμβατικό. Πόσο πιο γρήγορος; Εδώ αρχίζει η μαγεία και μία από τις πιο σημαντικές τεχνολογικές ειδήσεις των τελευταίων χρόνων.
Θα ήθελα πολύ να γνωρίσω κάποιον που εργάζεται στο τμήμα Κβαντικής Τεχνητής Νοημοσύνης της Google. Θα τον άγγιζα και και ίσως καταλάβαινα από τι υλικό είναι φτιαγμένοι αυτοί οι άνθρωποι.
Τη Δευτέρα που μας πέρασε παρουσίασαν τον Willow, έναν κβαντικό επεξεργαστή, ο οποίος είναι πιο γρήγορος από τη φαντασία, τα όρια της Φυσικής και από το σύμπαν το ίδιο. Ο Willow κλήθηκε να κάνει έναν υπολογισμό για τον οποίο οι ταχύτεροι διαθέσιμοι υπερυπολογιστές χρειάζονται δισεκατομμύρια χρόνια. Πόσα; Γράψτε τον αριθμό 10 και προσθέστε 24 μηδενικά. Ο υπερυπολογιστής θα ήθελε χρόνο μεγαλύτερο από την ηλικία του σύμπαντος. Ο Willow δεν χρειάστηκε ούτε πέντε λεπτά. Συνεπώς; Εδώ σας παρακαλώ να συγκεντρωθείτε γιατί θα καταπιούμε LSD. Θεωρητικά μιλώντας, ο κβαντικός υπολογιστής δεν δουλεύει σε ένα σύμπαν αλλά σε πολλά. Αν δουλεύεις σε ένα σύμπαν, θέλεις δισεκατομμύρια χρόνια. Αν όμως δουλεύεις ταυτόχρονα σε πολλά σύμπαντα, τότε χρειάζεσαι λιγότερο χρόνο.
H ταχύτητα του κβαντικού υπολογιστή δικαιώνει (αλλά δεν αποδεικνύει) τη θεωρία για τα πολλαπλά σύμπαντα. Υπάρχει μία άποψη σύμφωνα με την οποία οι κβαντικοί υπολογιστές ενδεχομένως «χρησιμοποιούν» πολλαπλά σύμπαντα για να εκτελέσουν παράλληλα τους υπολογισμούς τους. Κάθε πιθανή κατάσταση των qubits αντιστοιχεί σε μία διαφορετική «εκδοχή» του σύμπαντος. Κατά τη διάρκεια του υπολογισμού, αυτές οι εκδοχές συνεργάζονται με έναν μυστηριώδη τρόπο για να βρουν την τελική λύση. Ο εκπληκτικά γρήγορος υπολογισμός ενός κβαντικού επεξεργαστή μοιάζει να υπερβαίνει τις δυνατότητες του «κλασικού» σύμπαντος. Αν ο υπολογισμός συμβαίνει πραγματικά σε πολλαπλά παράλληλα σύμπαντα, αυτό δίνει μια εξήγηση για την υπερβολική ταχύτητα: το σύστημα «μοιράζει» την εργασία σε αυτά τα σύμπαντα.
Ο Δημήτρης Νανόπουλος, εκ των κορυφαίων παγκοσμίως στο πεδίο της Φυσικής, έχει δώσει και αριθμό. Υπάρχουν δέκα εις την πεντακοσιοστή παράλληλα σύμπαντα.Τα σύμπαντα, τα οποία χαρακτηρίζει «φυσαλίδες της πραγματικότητας», είναι δυνατό να βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους αλλά δεν μπορούν να επικοινωνήσουν. Δεν αποκλείει όμως και να είναι δυνατή η μετάβαση από το ένα σύμπαν στο άλλο. Είναι το σημείο που η Φυσική συναντά τη Φιλοσοφία ή, αν θέλετε, δίνει στη Φιλοσοφία τις εξισώσεις για να πατήσει πιο δυνατά στα πόδια της.
Εντάξει, αλλά γιατί σας περιγράφω όλα αυτά και μάλιστα Σαββατιάτικα; Διότι όταν αναπτυχθούν περισσότερο οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούμε να μιλάμε για την Πέμπτη Βιομηχανική Επανάσταση. Και πιθανώς την τελευταία. Αυτοί οι υπολογιστές θα κάνουν πιο σοφούς και πιο γρήγορους τους αλγορίθμους της Τεχνητής Νοημοσύνης. Θα δημιουργήσουν νέα φάρμακα καθώς θα υπολογίζουν μοριακές αλληλεπιδράσεις αστραπιαία. Θα αναλύουν το DNA διεξοδικά ή θα αντιλαμβάνονται τον τρόπο λειτουργίας των νευρωνικών εγκεφαλικών συνδέσεων, επιτρέποντας την «αντιγραφή» τους. Και θα μας δώσουν σαφείς απαντήσεις για το σύμπαν. Για αυτό που ζούμε ή τα άλλα, στα οποία ίσως ζουν οι άπειρες εκδοχές μας. Μα, δεν είναι υπέροχα όλα αυτά; Eίναι. Και κάνουν όλα τα άλλα να μοιάζουν ασήμαντα, άσκοπα, αδιάφορα.
