هل الحوسبة الكمومية في "المطورين" ممكنة حقًا؟

تاريخ الحتمية

الفرضية القائلة بأنه يمكننا التنبؤ بالمستقبل من خلال المعلومات ليست في الواقع حديثة كما قد تبدو. لآلاف السنين ، كان الفلاسفة يتكهنون حول العلاقة الشاملة بين السبب والنتيجة ، وأيها (إن كان أي منهما) موجود في خدمة الآخر. هل السبب دائما يسبق التأثير؟ أم أن "إمكانية" أي مادة موجودة بالفعل في "حقيقتها" ، مثل أرسطو سوف يكون؟ وإذا كان الأمر كذلك ، فهل يمكن الوصول إلى هذه المعرفة؟ يشير العرض نفسه إلى التاريخ الغني للمشكلة التي يتطرق إليها في الحلقة 7 ، عندما يقتبس عالم الفيزياء ستيوارت الباحث الفرنسي بيير سيمون لابلاس. الاقتباس مطول وغير منسوب.

قد نعتبر الحالة الحالية للكون نتيجة لماضيه وسبب مستقبله. إن العقل الذي يعرف في أي لحظة كل القوى التي تحرك الطبيعة والمواقف المتبادلة للكائنات التي تتكون منها ، إذا كان هذا الفكر واسعًا بما يكفي لتقديم البيانات للتحليل ، يمكن أن يتكثف في صيغة واحدة حركة الأعظم. أجسام الكون وأجسام أخف ذرة ؛ لمثل هذا الفكر لا يمكن أن يكون هناك شيء غير مؤكد والمستقبل ، تمامًا مثل الماضي ، سيكون حاضرًا أمام أعينه.

على الرغم من أن هذا يبدو وكأنه طليعة الفكر العلمي ، إلا أنه أصبح ممكنًا فقط من خلال تطوير ميكانيكا الكم طوال العشرينات^th القرن ، كتب لابلاس الفكرة في عام 1814.

الذكاء كلي العلم الذي يتخيله لابلاس ، والذي أصبح يطلق عليه "شيطان لابلاس'، ربما تم تصوره في عصر التنوير ليس كشيطان ، ولكن كإله. افترض الدين منذ زمن بعيد أن مستقبلنا معروف ويحدده كائن أعلى. سواء كانت المعرفة بحوزة الله حضارة متقدمة حسب مبدأ التصوير المجسم، أو بواسطة آلة كما في المشروعات الإنمائية، لطالما أرادت الإنسانية معرفة ما إذا كان لدينا حقًا إرادة حرة. إذا كان لابلاس أو فورست صحيحين ، وكل المعلومات عن ماضينا ومستقبلنا مخزنة بالفعل في الطاقة الكمومية للكون ، فإننا لا نفعل ذلك. ويمكن معرفة المستقبل.

هل آلة فورست ممكنة؟

هناك نوعان من النظريات السائدة في فيزياء الكم تفترض الحتمية الكاملة للكون وكلاهما مذكور في العرض: دي بروجلي بوم أو نظرية "الموجة التجريبية" ، و تفسير عوالم عديدة. يتم استخدام منطق النظرية الأولى في مثل القلم: هناك مسار واحد محدد للتاريخ ، ويمكن التحقق منه من خلال المعلومات الكمومية. ومع ذلك ، تنص نظرية العوالم المتعددة على أنه في كل مرة يتم اتخاذ "قرار" على مستوى الجسيمات ، يتفرع الوقت إلى حقائق منفصلة حيث يتم تحقيق كل الاحتمالات ، مما يؤدي إلى تكوين أكوان مختلفة لا نهائية. قد تتعرف على هذه النظرية من كلاسيكيات مثل رجل العنكبوت داخل عالم العنكبوت.

بينما يعمل فريق فورست في البداية على فرضية أن نظرية الموجة التجريبية صحيحة ، اتضح أن معادلة العديد من العوالم تحمل مفتاح تشغيل الكمبيوتر الكمومي. إذا تبين أن أحدهما صحيح في الواقع ، ديف اقتراح أننا يمكن أن ندرس في مستقبلنا يحتمل أن لا يزال قائما.

هاتان النظريتان عن الحتمية ليستا بأي حال من الأحوال هامشية في المجتمع العلمي. لديهم ضخم جدا بدعم من عدد كبير من الفيزيائيين المعاصرين ، وهم يكتسبون نفوذاً بمرور الوقت حيث يرفض العلماء بشكل متزايد تفسير كوبنهاغن.

ومع ذلك ، لا يعني مجرد إثبات نظرية الكم أن آلة فورست ممكنة.

كما يشير عالم الكمبيوتر الدكتور سكوت آرونسون في مقابلة حول العرض ، يمكن لجهاز كمبيوتر أو خوارزمية من أي نوع ، كمي أم لا ، فقط إخراج معلومات مكافئة للبيانات التي يتلقاها. من أجل إجراء حسابات فيما يتعلق بكل ما سيكون على الإطلاق ، يجب أن يعرف الوضع الحالي والماضي لكل شيء كان على الإطلاق.

يقول آرونسون: `` أشك في أن إعادة بناء الماضي البعيد هي في الحقيقة "مشكلة حسابية" على الإطلاق ، بمعنى أنه حتى أقوى كمبيوتر عملاق في الخيال العلمي لا يزال عاجزًا عن إعطائك إجابات موثوقة إذا كان يفتقر إلى بيانات الإدخال المناسبة. إضافة `` بقدر ما نعرف اليوم ، فإن أفضل ما يمكن لأي كمبيوتر (كلاسيكي أو كمي) أن يفعله ، حتى من حيث المبدأ ، مع أي بيانات يمكن أن نجمعها ، هو التنبؤ بمجموعة من العقود الآجلة المحتملة ، ومجموعة من الماضي المحتمل ".

البيانات التي ستحتاجها للإعلان عن المستقبل "الحقيقي" أو الماضي "الحقيقي" لن تكون متاحة للبشرية ، ولكنها ستضيع في نفثات الهواء المجهرية ، والإشعاع المتطاير بعيدًا عن الأرض إلى الفضاء ، وما إلى ذلك "

بعبارة أخرى ، من أجل التنبؤ بمسار القلم بالضبط ، ستحتاج إلى معرفة كل شيء عن الظروف التي جعلته يتدحرج بالطريقة التي كان عليها. التقلبات الميكروسكوبية للغبار حوله والتي بدورها تتأثر بالطقس في المنطقة المحلية والتي بدورها تتأثر بموقع القمر وفي طريقه. انه مستحيل كمية البيانات.

لذلك ، من أجل بناء كمبيوتر كمي مثل الكمبيوتر الموجود في المشروعات الإنمائيةلا يتعين على Google أو IBM تسخير الطاقة الكمومية فحسب ، بل لابتكار نظام جديد تمامًا وغير مسبوق لجمع المعلومات يتجاوز أي شيء لدينا الآن بترتيب سخيف من حيث الحجم. من المحتمل (ولحسن الحظ) أنه من غير المحتمل أن يتم ترقية أي مليارديرات من نوع Musk لإكمال استبصارهم في أي وقت قريبًا.

ماذا بعد، يمكن نتوقع من الحواسيب الكمومية الأولى التي تتجه حتمًا في طريقنا؟

مستقبل كمي أكثر احتمالا

حسنًا ، نقطة البيع الرئيسية للحوسبة الكمومية كما نفهمها هي قدرتها على تقزيم قدرات المعالجة الحالية لدينا. تخيل أقوى جهاز كمبيوتر يمكن أن تقوم ببنائه ، ثم قم ببناء تريليون نسخة متطابقة تعمل كل منها بأبعاد متوازية. هذا هو وعد أجهزة الكمبيوتر الكمومية: فهي تستخدم مبادئ الاحتمال لتنفيذ كمية غير مفهومة من المعادلات في وقت واحد.

الآثار الفورية التي قد تترتب على ذلك على المجتمع هي مجالات الطب والتجارة والذكاء الاصطناعي. المبدأ الأساسي للذكاء الاصطناعي هو أنه كلما زادت ردود الفعل التي تعطيها لبرنامج كمبيوتر ، أصبحت أكثر دقة. باستخدام الحوسبة الكمومية ، يلزم منحنى التعلم "التجربة والخطأ" لدفع أنظمة الذكاء الاصطناعي إلى Westworld سيتم تقليل نموذج الإحساس والفهم بشكل كبير. ستكون الخوارزميات الكمومية قادرة على تسريع قدرات معالجة اللغة ، مما يمكّن الذكاء الاصطناعي من فهم التواصل البشري بشكل أكثر قوة.

عندما تفكر في الأمر ، فإن جميع مجالات التطور التكنولوجي تقريبًا - أبحاث الأمراض ، والتنبؤ بالطقس ، وحتى استطلاعات الرأي - تستند إلى الخوارزميات والبيانات. يمكن للكمبيوتر الكمومي أن يتعامل مع كل هذه المعلومات في جزء من الثانية ويستخدمها لعمل تنبؤات بنفس السرعة. في حين أننا قد لا نكون قادرين على تغذية مثل هذا الجهاز بالمعلومات الذرية عن تاريخ الكون بأكمله ، فإننا يمكن إدخال تاريخ سوق الأسهم الأمريكية ، أو نتائج تجارب الأدوية ، أو نمذجة الطاقة المتجددة الحالية.

سنكون قادرين على استخدام هذه المعلومات لتحديد "نموذج" مثالي للمجتمع - باستخدام بيانات الطلاب وإحصاءات التعلم لإنتاج مناهج مخصصة ، والتنبؤ بنمو سوق العمل والطلب على العمال المهرة والمطلعين بدقة ، والتنبؤ بدقة بالمؤشرات الاجتماعية مثل الدخل عدم المساواة لتقديم المشورة للمشرعين.

غوغل صنع بالفعل بعض التقدم في هذا من خلال النموذج الكمي المكون من 53 كيوبت (كمرجع ، عندما يسأل أحد الشخصيات فورست عن عدد الكيوبتات التي يمكن لجهاز الكمبيوتر الخاص بها معالجتها ، فإنه يرد "رقمًا يبدو أنه لا معنى له في الكلمات" ، لذا فإن لدى Google طريقًا للذهاب حتى الآن ). أجرى الباحثون تجربة في وقت مبكر من عام 2019 ، حيث قيل إنهم طلبوا من أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم حل عملية حسابية تثبت عشوائية الأرقام التي ينتجها مولد الأرقام العشوائية التي كان من شأنها أن تستغرق أسرع جهاز كمبيوتر تقليدي في العالم ، القمة ، حوالي 10,000 عام للمعالجة. جاء الكمبيوتر الكمومي بإثبات دقيق في 3 دقائق و 20 ثانية.

في الأساس ، ستكون نتيجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية معرفة على نطاق غير مسبوق. من شبه المؤكد أن أكثر تطبيقات الحوسبة الكمومية إثارة هي أشياء لا يمكننا تصورها بعد. في حين أنه ليس من الممكن الآن إنشاء رؤية فورست لآلة كاملة المعرفة ، فإن المعرفة والإنتاج التكنولوجي يميلان إلى الاتجاه الصعودي بشكل كبير. سيؤدي فتح عالم الكم ، بدوره ، إلى إعطائنا المزيد من الأسئلة للإجابة عليها ، وإنتاج المزيد من مفاتيح الأبواب التي لم نكن نعلم بوجودها. ربما ، خلف أحد هذه الأبواب ، سيكون من الممكن التنبؤ بالمستقبل.

في الوقت الحالي ، كل ما يمكننا فعله هو أن كل من يقوم بتسويق قوة الكمبيوتر الكمومي في النهاية سوف يفعل ذلك في خدمة الإنسانية ، وليس في النهاية.