Apakah komputasi kuantum di 'Devs' benar-benar mungkin?

Sejarah determinisme

Hipotesis bahwa kita dapat memprediksi masa depan melalui informasi sebenarnya tidak semodern kedengarannya. Selama ribuan tahun, para filsuf telah berspekulasi tentang hubungan universal antara sebab dan akibat, dan yang (jika salah satunya) ada untuk melayani yang lain. Apakah sebab selalu mendahului akibat? Atau apakah 'potensi' zat apa pun sudah ada dalam 'aktualitasnya', seperti Aristotel akan memilikinya? Dan, jika demikian, apakah pengetahuan ini dapat diakses? Pertunjukan itu sendiri merujuk pada sejarah yang kaya dari masalah yang dihadapinya di episode 7, ketika fisikawan Stewart mengutip sarjana Prancis Pierre-Simon Laplace. Kutipan itu panjang, dan tanpa atribut.

Kita mungkin menganggap keadaan alam semesta saat ini sebagai akibat dari masa lalunya dan penyebab masa depannya. Sebuah intelek yang pada saat tertentu mengetahui semua kekuatan yang menghidupkan alam dan posisi timbal balik dari makhluk yang membentuknya, jika intelek ini cukup luas untuk menyerahkan data untuk dianalisis, dapat memadatkan menjadi satu formula tunggal gerakan yang terbesar. tubuh alam semesta dan atom paling ringan; untuk kecerdasan seperti itu tidak ada yang tidak pasti dan masa depan, seperti masa lalu, akan hadir di depan matanya.

Meskipun ini terdengar seperti pemikiran ilmiah mutakhir, hanya dimungkinkan melalui pengembangan mekanika kuantum sepanjang 20 the^th abad, Laplace menuliskan ide itu pada tahun 1814.

Kecerdasan mahatahu yang dibayangkan Laplace, yang kemudian disebut 'Setan Laplace', mungkin dikonseptualisasikan di zaman Pencerahannya bukan sebagai iblis, tetapi sebagai Tuhan. Agama telah mengemukakan sejak dahulu kala bahwa masa depan kita diketahui dan ditentukan oleh makhluk yang lebih tinggi. Apakah pengetahuan dipegang oleh Tuhan, peradaban maju sesuai dengan prinsip holografik, atau dengan mesin seperti pada Devs, umat manusia selalu ingin tahu apakah kita benar-benar memiliki kehendak bebas. Jika Laplace atau Hutan benar, dan semua informasi tentang masa lalu dan masa depan kita sudah tersimpan dalam energi kuantum alam semesta, maka kita tidak melakukannya. Dan masa depan dapat diketahui.

Apakah mesin Forest mungkin?

Ada dua teori dominan dalam fisika kuantum yang mengasumsikan determinisme lengkap alam semesta dan keduanya disebutkan dalam pertunjukan: De Broglie-Bohm atau teori 'gelombang pilot', dan Interpretasi Banyak Dunia. Logika teori pertama digunakan dalam perumpamaan pena: ada satu jalur yang ditetapkan untuk sejarah, dan itu dapat dipastikan melalui informasi kuantum. Teori Banyak Dunia, bagaimanapun, menyatakan bahwa setiap kali 'keputusan' dibuat pada tingkat partikel, waktu bercabang menjadi realitas terpisah di mana setiap kemungkinan direalisasikan, menciptakan alam semesta berbeda yang mungkin tak terbatas. Anda mungkin mengenali teori ini dari klasik seperti Spiderman: Ke dalam Spider-Verse.

Sementara tim Forest awalnya bekerja di bawah premis bahwa teori gelombang percontohan benar, ternyata persamaan untuk Banyak Dunia memegang kunci untuk membuat komputer kuantum berjalan. Jika salah satu ternyata benar dalam kenyataan, bagaimanapun, Dev proposisi bahwa kita bisa mengintip ke masa depan kita berpotensi masih berlaku.

Kedua teori determinisme ini sama sekali bukan pinggiran dalam komunitas ilmiah. Mereka memiliki cukup besar dan kuat didukung oleh sejumlah besar fisikawan modern, dan mereka mendapatkan pengaruh dari waktu ke waktu karena para ilmuwan semakin menolak Interpretasi Kopenhagen.

Namun, hanya karena teori kuantum mendukung, tidak berarti mesin Forest itu mungkin.

Seperti yang ditunjukkan oleh ilmuwan komputer Dr. Scott Aaronson dalam wawancara tentang pertunjukan, komputer atau algoritma apa pun, kuantum atau tidak, hanya dapat mengeluarkan informasi yang setara dengan data yang diterimanya. Untuk membuat perhitungan tentang segala sesuatu yang akan terjadi, ia harus mengetahui situasi sekarang dan masa lalu dari segala sesuatu yang pernah ada.

'Saya ragu bahwa merekonstruksi masa lalu yang jauh benar-benar merupakan 'masalah komputasi', dalam arti bahwa bahkan superkomputer fiksi ilmiah yang paling kuat pun masih tidak dapat memberikan jawaban yang dapat diandalkan jika tidak memiliki data input yang sesuai," kata Aaronson, menambahkan 'Sejauh yang kita ketahui hari ini, hal terbaik yang dapat dilakukan komputer mana pun (klasik atau kuantum), bahkan pada prinsipnya, dengan data apa pun yang mungkin dapat kita kumpulkan, adalah meramalkan berbagai kemungkinan masa depan, dan serangkaian kemungkinan masa lalu. .'

'Data yang diperlukan untuk menyatakan salah satu dari mereka tentang masa depan 'nyata' atau masa lalu 'nyata' tidak akan dapat diakses oleh umat manusia, melainkan akan hilang dalam embusan udara mikroskopis, radiasi yang terbang menjauh dari bumi ke dalam ruang, dll.'

Dengan kata lain, untuk memprediksi lintasan pena dengan tepat, Anda harus mengetahui secara harfiah segala sesuatu tentang keadaan yang membuatnya berguling seperti itu. Fluktuasi mikroskopis butiran debu di sekitarnya, yang pada gilirannya dipengaruhi oleh cuaca di daerah setempat, yang pada gilirannya dipengaruhi oleh posisi bulan dan seterusnya. Itu adalah mustahil jumlah data.

Jadi, untuk membangun komputer kuantum seperti yang ada di Devs, Google atau IBM tidak hanya harus memanfaatkan energi kuantum tetapi juga menghasilkan sistem pengumpulan informasi yang benar-benar baru dan belum pernah terjadi sebelumnya yang melebihi apa pun yang kita miliki sekarang dengan urutan besarnya yang konyol. Mungkin (dan untungnya) tidak mungkin miliarder teknologi tipe Musk akan diangkat untuk menyelesaikan clairvoyance dalam waktu dekat.

Lalu bagaimana, bisa kita harapkan dari komputer kuantum pertama pasti menuju ke arah kita?

Masa depan kuantum yang lebih mungkin

Nah, nilai jual utama komputasi kuantum seperti yang kita pahami adalah kemampuannya untuk mengerdilkan kemampuan pemrosesan kita saat ini. Bayangkan komputer paling kuat yang dapat Anda buat, lalu buat satu triliun salinan identik yang masing-masing beroperasi dalam dimensi paralel. Ini adalah janji komputer kuantum: mereka menggunakan prinsip-prinsip probabilitas untuk melakukan sejumlah persamaan yang tidak dapat dipahami secara bersamaan.

Implikasi paling langsung dari hal ini bagi masyarakat adalah di bidang kedokteran, perdagangan, dan AI. Prinsip dasar AI adalah semakin banyak umpan balik yang Anda berikan pada program komputer, semakin akurat hasilnya. Dengan komputasi kuantum, kurva pembelajaran 'coba-coba' diperlukan untuk mendorong AI ke dalam Westworld model perasaan dan pemahaman akan berkurang secara signifikan. Algoritme kuantum akan dapat mempercepat kemampuan pemrosesan bahasa, memungkinkan AI untuk memahami komunikasi manusia dengan lebih kuat.

Ketika Anda memikirkannya, hampir semua bidang perkembangan teknologi – penelitian penyakit, prediksi cuaca, bahkan polling pemilu – didasarkan pada algoritme dan data. Komputer kuantum dapat menangani semua informasi ini dalam sepersekian detik dan menggunakannya untuk membuat prediksi dengan cepat. Meskipun kita mungkin tidak dapat memberi informasi atom perangkat semacam itu tentang seluruh sejarah alam semesta, kita bisa masukan sejarah pasar saham AS, hasil uji coba obat, atau pemodelan energi terbarukan saat ini.

Kami akan dapat menggunakan informasi ini untuk menentukan 'model' yang ideal bagi masyarakat – menggunakan data siswa dan statistik pembelajaran untuk menghasilkan kurikulum yang dipersonalisasi, memprediksi pertumbuhan pasar kerja dan permintaan pekerja terampil dan berpengetahuan dengan presisi, dan secara akurat memprediksi indikator sosial seperti pendapatan ketidaksetaraan untuk menasihati legislator.

Google memiliki sudah dibuat beberapa kemajuan dalam hal ini dengan prototipe kuantum 53-qubit mereka (untuk referensi, ketika seorang karakter bertanya kepada Forest berapa banyak qubit yang dapat diproses komputernya, dia menjawab 'angka yang tampaknya tidak berarti untuk diungkapkan dengan kata-kata', jadi Google memiliki cara untuk melakukannya. ). Para peneliti melakukan uji coba pada awal 2019, di mana mereka dilaporkan meminta komputer mereka untuk memecahkan perhitungan yang membuktikan keacakan angka yang dihasilkan oleh generator angka acak yang akan membutuhkan waktu pemrosesan komputer tradisional tercepat di dunia, Summit, sekitar 10,000 tahun. Komputer kuantum datang dengan bukti yang akurat dalam 3 menit dan 20 detik.

Pada dasarnya, hasil komputer kuantum akan menjadi pengetahuan dalam skala yang belum pernah terjadi sebelumnya. Aplikasi komputasi kuantum yang paling menarik hampir pasti adalah hal-hal yang belum dapat kita bayangkan. Meskipun sekarang tidak mungkin untuk menciptakan visi Forest tentang mesin serba tahu yang lengkap, produksi pengetahuan dan teknologi cenderung meningkat secara eksponensial. Membuka kunci ranah kuantum, pada gilirannya, akan memberi kita lebih banyak pertanyaan untuk dijawab, dan menghasilkan lebih banyak kunci pintu yang tidak kita ketahui keberadaannya. Mungkin, di balik salah satu pintu ini, akan mungkin untuk memprediksi masa depan.

Untuk saat ini, yang bisa kita lakukan hanyalah berharap bahwa siapa pun yang akhirnya mengkomersialkan kekuatan komputer kuantum akan melakukannya demi kemanusiaan, bukan keuntungan mereka.