L'informatique quantique dans les «Devs» est-elle vraiment possible?

Une histoire de déterminisme

L'hypothèse selon laquelle nous pouvons prédire l'avenir grâce à l'information n'est en réalité pas aussi moderne qu'il y paraît. Depuis des millénaires, les philosophes spéculent sur la relation universelle entre cause et effet, et qui (si l'un ou l'autre) existe au service de l'autre. La cause précède-t-elle toujours l'effet ? Ou la « potentialité » d'une substance existe-t-elle déjà dans son « actualité », comme Aristote l'aurait-il ? Et si oui, ces connaissances sont-elles accessibles ? L'émission elle-même fait référence à la riche histoire du problème qu'elle aborde dans l'épisode 7, lorsque le physicien Stewart cite l'universitaire français Pierre-Simon Laplace. La citation est longue et non attribuée.

On peut considérer l'état présent de l'univers comme l'effet de son passé et la cause de son avenir. Un intellect qui connaîtrait à un instant donné toutes les forces qui animent la nature et les positions mutuelles des êtres qui la composent, si cet intellect était assez vaste pour soumettre les données à l'analyse, pourrait condenser en une seule formule le mouvement des plus grands. corps de l'univers et celui de l'atome le plus léger ; pour un tel intellect, rien ne pourrait être incertain et l'avenir, tout comme le passé, serait présent à ses yeux.

Bien que cela ressemble à la pointe de la pensée scientifique, rendu possible uniquement par le développement de la mécanique quantique tout au long du 20^th siècle, Laplace a écrit l'idée en 1814.

L'intelligence omnisciente qu'imagine Laplace, qui en est venue à s'appeler 'Le démon de Laplace', a probablement été conceptualisé à son époque des Lumières non pas comme un démon, mais comme Dieu. La religion a posé depuis des temps immémoriaux que notre avenir est connu et déterminé par un être supérieur. Que la connaissance soit détenue par Dieu, une civilisation avancée selon le principe holographique, ou par une machine comme dans Devs, l'humanité a toujours voulu savoir si nous avons vraiment le libre arbitre. Si Laplace ou Forest sont corrects et que toutes les informations sur notre passé et notre futur sont déjà stockées dans l'énergie quantique de l'univers, alors nous ne le faisons pas. Et l'avenir peut être connu.

La machine de Forest est-elle possible ?

Il existe deux théories prédominantes en physique quantique qui supposent le déterminisme complet de l'univers et elles sont toutes deux mentionnées dans l'émission : Le De Broglie-Bohm ou théorie de l'« onde pilote », et la Interprétation de nombreux mondes. La logique de la première théorie est utilisée dans la parabole de la plume : il y a un cours défini pour l'histoire, et il peut être vérifié grâce à l'information quantique. La théorie des mondes multiples, cependant, déclare que chaque fois qu'une « décision » est prise au niveau d'une particule, le temps se divise en réalités séparées par lesquelles chaque possibilité est réalisée, créant éventuellement des univers différents infinis. Vous reconnaîtrez peut-être cette théorie dans des classiques tels que Spiderman: Dans le Spider-Verse.

Alors que l'équipe de Forest travaille initialement en partant du principe que la théorie des ondes pilotes est correcte, il s'avère que l'équation de Many Worlds détient la clé pour faire fonctionner l'ordinateur quantique. Si l'un ou l'autre s'avère vrai dans la réalité, cependant, Dev's proposition que nous pourrions regarder dans notre avenir est toujours valable.

Ces deux théories du déterminisme ne sont en aucun cas marginales dans la communauté scientifique. Ils ont un assez costaud soutenus par un grand nombre de physiciens modernes, et ils gagnent en influence au fil du temps alors que les scientifiques rejettent de plus en plus le Interprétation de Copenhague.

Cependant, ce n'est pas parce que la théorie quantique tient le coup que la machine de Forest est possible.

Comme le souligne l'informaticien Scott Aaronson dans une interview à propos du spectacle, un ordinateur ou un algorithme de toute nature, quantique ou non, ne peut produire que des informations équivalentes aux données qu'il reçoit. Pour qu'il puisse faire des calculs concernant tout ce qui sera jamais, il doit connaître la situation actuelle et passée de tout ce qui a jamais été.

"Je doute que la reconstruction du passé lointain soit vraiment un" problème de calcul ", dans le sens où même le superordinateur de science-fiction le plus puissant ne pourrait toujours pas vous donner de réponses fiables s'il ne disposait pas des données d'entrée appropriées", déclare Aaronson, ajoutant "Pour autant que nous le sachions aujourd'hui, le mieux qu'un ordinateur (classique ou quantique) puisse faire, même en principe, avec toutes les données que nous pourrions éventuellement collecter, est de prévoir une gamme de futurs possibles et une gamme de passés possibles .'

"Les données dont il aurait besoin pour déclarer à l'un d'eux le "vrai" futur ou le "vrai" passé ne seraient tout simplement pas accessibles à l'humanité, mais seraient plutôt perdues dans des bouffées d'air microscopiques, des radiations s'envolant de la terre vers espace, etc.'

En d'autres termes, pour prédire exactement la trajectoire d'un stylo, vous aurez besoin de tout savoir littéralement sur les circonstances qui l'ont fait rouler comme il l'a fait. Les fluctuations microscopiques des grains de poussière autour d'elle, qui à leur tour sont affectées par le temps dans la région, qui à son tour est affectée par la position de la lune et ainsi de suite. C'est un impossible quantité de données.

Ainsi, pour construire un ordinateur quantique comme celui de Devs, Google ou IBM devraient non seulement exploiter l'énergie quantique, mais aussi proposer un système de collecte d'informations complètement nouveau et sans précédent qui dépasse tout ce que nous avons actuellement d'un ordre de grandeur stupide. Il est probablement (et heureusement) peu probable qu'un milliardaire de la technologie de type Musk soit élevé pour terminer la clairvoyance de si tôt.

Quoi, alors, vous attendons-nous des premiers ordinateurs quantiques qui se dirigent inévitablement vers nous ?

Un avenir quantique plus probable

Eh bien, le principal argument de vente de l'informatique quantique telle que nous la comprenons est sa capacité à éclipser nos capacités de traitement actuelles. Imaginez l'ordinateur le plus puissant que vous puissiez construire, puis construisez un billion de copies identiques fonctionnant chacune dans des dimensions parallèles. C'est la promesse des ordinateurs quantiques : ils utilisent des principes de probabilité pour exécuter simultanément une quantité incompréhensible d'équations.

Les implications les plus immédiates que cela aurait pour la société se situent dans les domaines de la médecine, du commerce et de l'IA. Le principe de base de l'IA est que plus vous donnez de feedback à un programme informatique, plus il devient précis. Avec l'informatique quantique, la courbe d'apprentissage « essais et erreurs » nécessaire pour pousser les IA dans le Westworld modèle de sensibilité et de compréhension sera considérablement réduit. Les algorithmes quantiques pourront accélérer les capacités de traitement du langage, permettant à l'IA de comprendre la communication humaine de manière plus robuste.

Quand on y pense, à peu près tous les domaines du développement technologique – recherche sur les maladies, prévisions météorologiques, même les sondages électoraux – sont basés sur des algorithmes et des données. Un ordinateur quantique pourrait traiter toutes ces informations en une fraction de seconde et les utiliser pour faire des prédictions tout aussi rapidement. Bien que nous ne soyons peut-être pas en mesure de fournir à un tel appareil des informations atomiques sur toute l'histoire de l'univers, nous vous saisir l'historique du marché boursier américain, les résultats des essais de médicaments ou la modélisation actuelle des énergies renouvelables.

Nous serions en mesure d'utiliser ces informations pour déterminer un « modèle » idéal pour la société : en utilisant les données des étudiants et les statistiques d'apprentissage pour produire un programme personnalisé, en prédisant avec précision la croissance du marché du travail et la demande de travailleurs qualifiés et avertis, et en prédisant avec précision des indicateurs sociaux tels que le revenu. l'inégalité pour conseiller les législateurs.

Google a déjà fait des progrès dans ce domaine avec leur prototype quantique de 53 qubits (pour référence, lorsqu'un personnage demande à Forest combien de qubits son ordinateur peut traiter, il répond "un nombre qui semble dénué de sens à mettre en mots", donc Google a encore du chemin à parcourir ). Les chercheurs ont effectué un essai au début de 2019, où ils auraient demandé à leur ordinateur de résoudre un calcul prouvant le caractère aléatoire des nombres produits par un générateur de nombres aléatoires qui aurait mis environ 10,000 3 ans à traiter l'ordinateur traditionnel le plus rapide au monde, Summit. L'ordinateur quantique a fourni une preuve précise en 20 minutes et XNUMX secondes.

Essentiellement, le résultat des ordinateurs quantiques sera une connaissance à une échelle sans précédent. Les applications les plus passionnantes de l'informatique quantique sont presque certainement des choses que nous ne pouvons pas encore concevoir. Bien qu'il ne soit pas possible actuellement de créer la vision de Forest d'une machine omnisciente complète, la production de connaissances et de technologies a tendance à augmenter de façon exponentielle. Déverrouiller le royaume quantique nous donnera à son tour beaucoup plus de questions auxquelles répondre et produira plus de clés pour des portes dont nous ignorions l'existence. Peut-être que derrière l'une de ces portes, il sera possible de prédire l'avenir.

Pour l'instant, tout ce que nous pouvons espérer, c'est que quiconque commercialise enfin la puissance de l'ordinateur quantique le fera au service de l'humanité, et non de ses bénéfices.