Ist das Quantencomputing in 'Devs' wirklich möglich?

Eine Geschichte des Determinismus

Die Hypothese, dass wir die Zukunft durch Informationen vorhersagen können, ist tatsächlich nicht so modern, wie sie klingen mag. Seit Jahrtausenden spekulieren Philosophen über die universelle Beziehung zwischen Ursache und Wirkung, und die (wenn eines davon) im Dienste des anderen steht. Geht die Ursache immer der Wirkung voraus? Oder existiert die 'Potenzität' einer Substanz bereits in ihrer 'Wirklichkeit', da Aristoteles hätte es? Und wenn ja, ist dieses Wissen zugänglich? Die Show selbst verweist auf die reiche Geschichte des Problems, das sie in Episode 7 anspricht, als der Physiker Stewart den französischen Gelehrten Pierre-Simon Laplace zitiert. Das Zitat ist lang und nicht zugeschrieben.

Wir können den gegenwärtigen Zustand des Universums als die Wirkung seiner Vergangenheit und die Ursache seiner Zukunft betrachten. Ein Intellekt, der zu jedem Zeitpunkt alle Kräfte, die die Natur beleben, und die gegenseitigen Positionen der Wesen, aus denen sie besteht, kannte, wenn dieser Intellekt groß genug wäre, um die Daten einer Analyse zu unterziehen, könnte die Bewegung der größten in einer einzigen Formel verdichten Körper des Universums und des leichtesten Atoms; für einen solchen Intellekt könnte nichts ungewiss sein, und die Zukunft würde ebenso wie die Vergangenheit vor seinen Augen präsent sein.

Obwohl dies nach dem neuesten Stand des wissenschaftlichen Denkens klingt, wurde es erst durch die Entwicklung der Quantenmechanik im 20^th Jahrhundert schrieb Laplace die Idee 1814 nieder.

Die allwissende Intelligenz, die Laplace sich vorstellt, die inzwischen „Laplaces Dämon“, wurde in seiner Zeit der Aufklärung wahrscheinlich nicht als Dämon, sondern als Gott begriffen. Die Religion hat seit jeher postuliert, dass unsere Zukunft von einem höheren Wesen bekannt und bestimmt wird. Ob das Wissen von Gott gehalten wird, einer fortgeschrittenen Zivilisation gemäß der holographisches Prinzip, oder durch eine Maschine wie in Devs, wollte die Menschheit schon immer wissen, ob wir wirklich einen freien Willen haben. Wenn Laplace oder Forest richtig sind und alle Informationen über unsere Vergangenheit und Zukunft bereits in der Quantenenergie des Universums gespeichert sind, dann tun wir das nicht. Und die Zukunft kann erkannt werden.

Ist Forests Maschine möglich?

Es gibt zwei vorherrschende Theorien in der Quantenphysik, die den vollständigen Determinismus des Universums annehmen und beide werden in der Show erwähnt: Die De Broglie-Bohm oder 'Pilotwellen'-Theorie, und die Viele Welten Interpretation. Die Logik der ersten Theorie wird im Gleichnis vom Stift verwendet: Es gibt einen festen Kurs für die Geschichte, und er kann durch Quanteninformationen festgestellt werden. Die Viele-Welten-Theorie besagt jedoch, dass jedes Mal, wenn eine 'Entscheidung' auf Teilchenebene getroffen wird, sich die Zeit in separate Realitäten verzweigt, wodurch jede Möglichkeit realisiert wird und möglicherweise unendlich viele verschiedene Universen entstehen. Sie kennen diese Theorie vielleicht von Klassikern wie Spiderman: Ins Spider-Vers.

Während Forests Team zunächst davon ausgeht, dass die Pilotwellentheorie richtig ist, stellt sich heraus, dass die Gleichung für Viele Welten den Schlüssel zum Betrieb des Quantencomputers enthält. Sollte sich jedoch beides in der Realität als wahr herausstellen, Entwickler Der Vorschlag, dass wir in unsere Zukunft blicken könnten, gilt möglicherweise immer noch.

Diese beiden Determinismustheorien sind in der wissenschaftlichen Gemeinschaft keineswegs Randgebiet. Sie haben ein ziemlich heftig Unterstützung durch eine große Anzahl moderner Physiker, und sie gewinnen im Laufe der Zeit an Einfluss, da Wissenschaftler die increasingly Kopenhagener Interpretation.

Aber nur weil die Quantentheorie Bestand hat, heißt das nicht, dass Forests Maschine möglich ist.

Wie der Informatiker Dr. Scott Aaronson in Ein Interview über die Show kann ein Computer oder Algorithmus jeglicher Art, Quantum oder nicht, nur Informationen ausgeben, die den empfangenen Daten entsprechen. Damit es Berechnungen über alles anstellen kann, was jemals sein wird, muss es die aktuelle und vergangene Situation von allem, was jemals war, kennen.

„Ich bezweifle, dass die Rekonstruktion der fernen Vergangenheit wirklich ein „Rechenproblem“ ist, in dem Sinne, dass selbst der leistungsstärkste Science-Fiction-Supercomputer keine zuverlässigen Antworten liefern könnte, wenn ihm die entsprechenden Eingabedaten fehlen“, sagt Aaronson, „Soweit wir heute wissen, ist das Beste, was jeder Computer (klassisch oder Quantencomputer) mit allen Daten, die wir sammeln könnten, im Prinzip das Beste tun kann, eine Reihe möglicher Zukünfte und eine Reihe möglicher Vergangenheiten vorherzusagen .'

„Die Daten, die es braucht, um einen von ihnen zur „echten“ Zukunft oder zur „echten“ Vergangenheit zu erklären, wären für die Menschheit einfach nicht zugänglich, sondern würden in mikroskopisch kleinen Luftstößen verloren gehen, von der Erde wegfliegende Strahlung Raum usw.'

Mit anderen Worten, um die Flugbahn eines Stifts genau vorherzusagen, müssen Sie buchstäblich alles über die Umstände wissen, die ihn dazu gebracht haben, so zu rollen. Die mikroskopischen Schwankungen der Staubpartikel um ihn herum, die wiederum vom Wetter in der Umgebung beeinflusst werden, das wiederum von der Position des Mondes beeinflusst wird und weiter geht. Es ist ein unmöglich Datenmenge.

Um also einen Quantencomputer wie den in Devs, Google oder IBM müssten nicht nur die Quantenenergie nutzen, sondern ein völlig neues und beispielloses System der Informationssammlung entwickeln, das alles, was wir heute haben, um eine alberne Größenordnung übertrifft. Es ist wahrscheinlich (und zum Glück) nicht wahrscheinlich, dass irgendwelche Tech-Milliardäre vom Typ Musk in absehbarer Zeit zur vollständigen Hellsichtigkeit erhoben werden.

Was dann, kann erwarten wir von den ersten Quantencomputern, die unweigerlich auf uns zusteuern?

Eine wahrscheinlichere Quantenzukunft

Nun, das Hauptverkaufsargument des Quantencomputings, wie wir es verstehen, ist seine Fähigkeit, unsere derzeitigen Verarbeitungskapazitäten in den Schatten zu stellen. Stellen Sie sich den leistungsstärksten Computer vor, den Sie möglicherweise bauen könnten, und bauen Sie dann eine Billion identischer Kopien, von denen jede in parallelen Dimensionen arbeitet. Das ist das Versprechen von Quantencomputern: Sie nutzen Wahrscheinlichkeitsprinzipien, um eine unverständliche Anzahl von Gleichungen gleichzeitig durchzuführen.

Die unmittelbarsten Auswirkungen auf die Gesellschaft hätte dies in den Bereichen Medizin, Handel und KI. Das Grundprinzip der KI lautet: Je mehr Feedback Sie einem Computerprogramm geben, desto genauer wird es. Beim Quantencomputing ist die „Trial-and-Error“-Lernkurve erforderlich, um KIs in die Westworld Das Empfindungs- und Verständnismodell wird deutlich reduziert. Quantenalgorithmen werden in der Lage sein, die Sprachverarbeitungsfähigkeiten zu beschleunigen und es der KI ermöglichen, die menschliche Kommunikation robuster zu verstehen.

Wenn man darüber nachdenkt, basieren so ziemlich alle Bereiche der technologischen Entwicklung – Krankheitsforschung, Wettervorhersage, sogar Wahlumfragen – auf Algorithmen und Daten. Ein Quantencomputer könnte all diese Informationen in Sekundenbruchteilen verarbeiten und damit ebenso schnell Vorhersagen treffen. Auch wenn wir nicht in der Lage sind, einem solchen Gerät atomare Informationen über die gesamte Geschichte des Universums zu liefern, kann Geben Sie die Geschichte des US-Aktienmarktes, Ergebnisse von Medikamentenstudien oder aktuelle Modellierungen für erneuerbare Energien ein.

Wir könnten diese Informationen verwenden, um ein ideales „Modell“ für die Gesellschaft zu bestimmen – indem wir Schülerdaten und Lernstatistiken verwenden, um personalisierte Lehrpläne zu erstellen, das Wachstum des Arbeitsmarktes und die Nachfrage nach qualifizierten und sachkundigen Arbeitskräften präzise vorherzusagen und soziale Indikatoren wie das Einkommen genau vorherzusagen Ungleichheit, um Gesetzgeber zu beraten.

Google hat Schon gemacht Mit ihrem 53-Qubit-Quantenprototyp sind sie dabei einige Fortschritte (als Referenz: Wenn ein Charakter Forest fragt, wie viele Qubits sein Computer verarbeiten kann, antwortet er 'eine Zahl, die in Worte zu fassen scheint bedeutungslos zu sein', also hat Google noch einen Weg vor sich ). Forscher führten Anfang 2019 einen Versuch durch, bei dem sie Berichten zufolge ihren Computer aufforderten, eine Berechnung zu lösen, die die Zufälligkeit von Zahlen beweist, die von einem Zufallszahlengenerator erzeugt wurden, für die Verarbeitung des schnellsten traditionellen Computers der Welt, Summit, etwa 10,000 Jahre benötigt hätte. Der Quantencomputer lieferte in 3 Minuten und 20 Sekunden einen genauen Beweis.

Im Wesentlichen wird das Ergebnis von Quantencomputern Wissen in einem noch nie dagewesenen Ausmaß sein. Die spannendsten Anwendungen des Quantencomputings sind mit ziemlicher Sicherheit Dinge, die wir uns noch nicht vorstellen können. Obwohl es derzeit nicht möglich ist, die Vision von Forest einer vollständigen allwissenden Maschine zu verwirklichen, tendieren Wissen und technologische Produktion dazu, exponentiell nach oben zu gehen. Das Aufschließen des Quantenbereichs wird uns wiederum viel mehr Fragen aufwerfen, die wir beantworten müssen, und mehr Schlüssel zu Türen produzieren, von denen wir nicht wussten, dass sie existieren. Vielleicht lässt sich hinter einer dieser Türen die Zukunft vorhersagen.

Im Moment können wir nur hoffen, dass jeder, der die Leistungsfähigkeit des Quantencomputers endlich kommerzialisiert, dies im Dienste der Menschheit tut, nicht in ihrem Endergebnis.