211service.com
Pytania i odpowiedzi: Seth Lloyd
Seth Lloyd, profesor inżynierii mechanicznej na MIT, jest jednym z pionierów obliczeń kwantowych: zaproponował pierwszy technologicznie wykonalny projekt komputera kwantowego. Jeśli ludzie kiedykolwiek zbudują użyteczny, uniwersalny komputer kwantowy, wiele będzie on zawdzięczał Lloydowi. Na początku tego roku opublikował popularne wprowadzenie do teorii i obliczeń kwantowych zatytułowane Programowanie Wszechświata , który postawił zaskakującą tezę, że wszechświat jest samo komputer kwantowy.
Źródło: Ed Quinn
Przegląd technologii: W swojej nowej książce jesteś godny podziwu: piszesz, że Wszechświat jest… nie do odróżnienia z komputera kwantowego. Jak to może być prawdą?
Ta historia była częścią naszego wydania z lipca 2006 r.
- Zobacz resztę numeru
- Subskrybuj
Seth Lloyd: Wiem, że to brzmi szalenie. Przepraszam, kiedy to mówię. A ludzie, którzy recenzowali książkę, traktują ją jako metaforę. Ale tak jest w rzeczywistości. Nie moglibyśmy budować komputerów kwantowych, gdyby wszechświat nie był kwantowy oraz przetwarzanie danych. Możemy budować takie maszyny, ponieważ wszechświat przechowuje i przetwarza informacje w sferze kwantowej. Kiedy budujemy komputery kwantowe, przejmujemy te podstawowe obliczenia, aby zrobić to, co chcemy: małe i/lub nie obliczenia. Włamujemy się do wszechświata.
TR: Twoim krytykom można wybaczyć myślenie, że napisałeś metaforycznie. W każdej epoce naukowcy porównywali wszechświat do najbardziej skomplikowanej technologii, jaką znali. Newton uważał, że wszechświat jest jak zegar.
SL: Możesz być bardziej dosadny: Lloyd buduje komputery kwantowe; dlatego Lloyd uważa, że wszechświat jest komputerem kwantowym. Ale myślę, że to niesprawiedliwe.
TR: Słynie z tego, że wierzysz w to z bitu: to znaczy, że informacja jest fizyczną właściwością wszechświata i ta informacja generuje bardziej złożoną informację – a wraz z nią cały fenomenalny świat.
SL: Wyobraź sobie elektron, którego zwykły komputer używa do przechowywania danych. Jak może mieć powiązane z nim informacje? Elektron może być albo tu, albo tam. Rejestruje więc trochę informacji, jedną z dwóch możliwości: włączony lub wyłączony.
TR: Jasne, ale jaka jest ilość informacji? zwiększyć ?
SL: Jeśli szukasz miejsc, w których prawa fizyki pozwalają na wstrzykiwanie informacji do wszechświata, musisz zainteresować się mechaniką kwantową. Mechanika kwantowa ma proces zwany dekoherencją – który zachodzi na przykład podczas pomiaru. Kubit [lub bit kwantowy], co dziwne, oba tutaj oraz nagle jest tutaj lub tam. Informacje zostały dodane do wszechświata.
TR: I dlaczego wszechświat ma tendencję do złożoności?
SL: To pojęcie wszechświata jako gigantycznego komputera kwantowego daje ci coś nowego i ważnego, czego nie dostaniesz ze zwykłych praw fizyki. Jeśli spojrzysz wstecz na początek wszechświata o 13,8 miliarda lat, stan początkowy był niezwykle prosty i wymagał jedynie kilku bitów do opisania. Ale widzę na twoim stole misterną, bardzo piękną orchideę – gdzie cholera skąd pochodzą te wszystkie złożone informacje? Prawa fizyki milczą w tej kwestii. Nie mają wyjaśnienia. Nie zawierają jakiejś tęsknoty za złożonością.
TR: [Całkowicie oszołomiony] Hmmm …
SL: Czy wszechświat mógł powstać z całkowitej przypadkowości? Nie. Jeśli wyobrazimy sobie, że każda cząstka elementarna była małpą piszącą od początku z maksymalną prędkością dozwoloną przez prawa fizyki, najdłuższy odcinek Mała wioska to, co mogło zostać wygenerowane, to coś w rodzaju Być albo nie być, czyli – . Ale wyobraź sobie małpy piszące na komputery które rozpoznają przypadkowy bełkot jako program. Teoria informacji algorytmicznej pokazuje, że istnieją krótkie, losowo wyglądające programy, które mogą spowodować, że komputer zapisze wszystkie prawa fizyki. Aby wszechświat był złożony, potrzebne jest losowe generowanie i coś, co przetworzy tę informację zgodnie z kilkoma prostymi zasadami: innymi słowy, komputer kwantowy.
TR: Bardziej praktycznie: jak daleko jesteśmy od szeroko stosowanych, komercyjnych zastosowań obliczeń kwantowych?
SL: Dziś największy komputer kwantowy ogólnego przeznaczenia ma tylko kilkanaście bitów. Więc jesteśmy za co najmniej dekadę lub dwie. Ale zbudowaliśmy już komputery kwantowe, które symulują inne układy kwantowe: można je nazwać kwantami analog komputery. Te małe maszyny mogą wykonywać obliczenia, które wymagałyby zwykłego komputera większego niż wszechświat.
TR: Jaka jest kolejna wielka rzecz, którą należy zrobić w obliczeniach kwantowych?
SL: Z punktu widzenia techno-geeka, eksperymentatora, to pacyfikacja mikroskopijnego, kwantowego świata. Tam jest Dziki Zachód.
TR: Programowanie Wszechświata kończy się osobistą notatką. Opisujesz, jak twój przyjaciel Heinz Pagels, znany fizyk, zginął podczas wędrówki z tobą w Kolorado. Pewną pociechę czerpiesz ze swojej teorii uniwersalnych obliczeń kwantowych: ale nie zgubiliśmy go całkowicie. Żyjąc, Heinz zaprogramował swój własny kawałek wszechświata. Wynikające z tego obliczenia rozwijają się w nas i wokół nas…
SL: Cóż, to dość słaba pociecha, gdy ktoś, kogo kochasz, nie żyje. Ale to prawdziwsza pociecha niż myśl, że pewnego dnia możesz spotkać go w niebie.