Il calcolo quantistico in "Devs" è davvero possibile?

Una storia di determinismo

L'ipotesi che possiamo prevedere il futuro attraverso l'informazione non è in realtà così moderna come potrebbe sembrare. Per millenni, i filosofi hanno speculato sulla relazione universale tra causa ed effetto, e quale (se uno) esiste al servizio dell'altro. La causa precede sempre l'effetto? Oppure la 'potenzialità' di qualsiasi sostanza esiste già nella sua 'attualità', come Aristotele l'avrebbe? E, se sì, questa conoscenza è accessibile? Lo spettacolo stesso fa riferimento alla ricca storia del problema a cui attinge nell'episodio 7, quando il fisico Stewart cita lo studioso francese Pierre-Simon Laplace. La citazione è lunga e non attribuita.

Possiamo considerare lo stato presente dell'universo come l'effetto del suo passato e la causa del suo futuro. Un intelletto che conoscesse in un dato momento tutte le forze che animano la natura e le posizioni reciproche degli esseri che la compongono, se questo intelletto fosse abbastanza vasto da sottoporre i dati all'analisi, potrebbe condensare in un'unica formula il movimento del più grande corpi dell'universo e quello dell'atomo più leggero; per un tale intelletto nulla potrebbe essere incerto e il futuro, proprio come il passato, sarebbe presente davanti ai suoi occhi.

Anche se questo suona come l'avanguardia del pensiero scientifico, reso possibile solo attraverso lo sviluppo della meccanica quantistica per tutto il 20^th secolo, Laplace scrisse l'idea nel 1814.

L'intelligenza onnisciente immaginata da Laplace, che è stata chiamata "Il demone di Laplace', è stato probabilmente concettualizzato nella sua età dell'Illuminismo non come un demone, ma come Dio. La religione ha postulato da tempo immemorabile che il nostro futuro è conosciuto e determinato da un essere superiore. Se la conoscenza è detenuta da Dio, una civiltà avanzata secondo la principio olografico, o da una macchina come in devs, l'umanità ha sempre voluto sapere se abbiamo veramente il libero arbitrio. Se Laplace o Forest sono corretti e tutte le informazioni sul nostro passato e futuro sono già immagazzinate nell'energia quantica dell'universo, allora non lo facciamo. E il futuro si può conoscere.

La macchina di Forest è possibile?

Ci sono due teorie predominanti nella fisica quantistica che presuppongono il completo determinismo dell'universo e sono entrambe menzionate nello spettacolo: Il De Broglie-Bohm o teoria dell''onda pilota', e la Interpretazione di molti mondi. La logica della prima teoria è usata nella parabola della penna: c'è un corso prestabilito per la storia, e può essere accertato attraverso l'informazione quantistica. La teoria dei Molti Mondi, tuttavia, afferma che ogni volta che viene presa una "decisione" a livello di particella, il tempo si dirama in realtà separate in cui ogni possibilità viene realizzata, creando universi possibilmente infiniti. Potresti riconoscere questa teoria da classici come Spiderman: Nel verso del ragno.

Sebbene il team di Forest inizialmente lavori con la premessa che la teoria dell'onda pilota sia corretta, si scopre che l'equazione per Many Worlds è la chiave per far funzionare il computer quantistico. Se uno dei due risulta essere vero nella realtà, tuttavia, Dev's La proposta che potremmo scrutare nel nostro futuro potenzialmente è ancora valida.

Queste due teorie del determinismo non sono affatto marginali nella comunità scientifica. Loro hanno un piuttosto forte sostenuto da un gran numero di fisici moderni, e stanno guadagnando peso nel tempo poiché gli scienziati rifiutano sempre più il Interpretazione di Copenaghen.

Tuttavia, solo perché la teoria dei quanti regge, non significa che la macchina di Forest sia possibile.

Come sottolinea lo scienziato informatico Dr. Scott Aaronson in un'intervista sullo spettacolo, un computer o un algoritmo di qualsiasi tipo, quantistico o no, può produrre solo informazioni equivalenti ai dati che riceve. Per poter fare calcoli su tutto ciò che sarà, deve conoscere la situazione attuale e passata di tutto ciò che è mai stato.

"Dubito che ricostruire il passato remoto sia davvero un "problema computazionale", nel senso che anche il più potente supercomputer di fantascienza non potrebbe ancora darti risposte affidabili se non avesse i dati di input appropriati", dice Aaronson, aggiungendo "Per quanto ne sappiamo oggi, il meglio che qualsiasi computer (classico o quantistico) potrebbe fare, anche in linea di principio, con qualsiasi dato che potremmo raccogliere, è prevedere una gamma di possibili futuri e una gamma di possibili passati .'

"I dati di cui avrebbe bisogno per dichiarare uno di loro il 'reale' futuro o il 'reale' passato semplicemente non sarebbero accessibili all'umanità, ma piuttosto andrebbero persi in microscopici sbuffi d'aria, radiazioni che volano via dalla terra verso spazio, ecc.'

In altre parole, per prevedere esattamente la traiettoria di una penna, avrai bisogno di sapere letteralmente tutto sulle circostanze che l'hanno fatta rotolare nel modo in cui ha fatto. Attorno ad esso si muovono le microscopiche fluttuazioni della polvere, che a sua volta risente delle condizioni meteorologiche locali, che a loro volta sono influenzate dalla posizione della luna e via via. È un impossibile quantità di dati.

Quindi, per costruire un computer quantistico come quello in devs, Google o IBM dovrebbero non solo sfruttare l'energia quantistica, ma inventare un sistema di raccolta di informazioni completamente nuovo e senza precedenti che supera di uno stupido ordine di grandezza qualsiasi cosa abbiamo ora. Probabilmente (e per fortuna) non è probabile che nessun miliardario tecnologico di tipo Musk sarà elevato alla completa chiaroveggenza in qualunque momento presto.

Cosa poi, può ci aspettiamo che i primi computer quantistici si dirigano inevitabilmente verso di noi?

Un futuro quantistico più probabile

Bene, il principale punto di forza del calcolo quantistico per come lo intendiamo è la sua capacità di rimpicciolire le nostre attuali capacità di elaborazione. Immagina il computer più potente che potresti costruire, quindi costruisci un trilione di copie identiche ciascuna operante in dimensioni parallele. Questa è la promessa dei computer quantistici: utilizzano principi di probabilità per eseguire una quantità incomprensibile di equazioni contemporaneamente.

Le implicazioni più immediate che ciò avrebbe per la società sono nei campi della medicina, del commercio e dell'intelligenza artificiale. Il principio di base dell'intelligenza artificiale è che più feedback dai a un programma per computer, più accurato diventa. Con l'informatica quantistica, la curva di apprendimento "per tentativi ed errori" necessaria per spingere le IA nel Mondo dei robot modello di senzienza e comprensione sarà significativamente ridotto. Gli algoritmi quantistici saranno in grado di accelerare le capacità di elaborazione del linguaggio, consentendo all'IA di comprendere la comunicazione umana in modo più solido.

Se ci pensi, praticamente tutte le aree dello sviluppo tecnologico - ricerca sulle malattie, previsione del tempo, persino sondaggi elettorali - si basano su algoritmi e dati. Un computer quantistico potrebbe gestire tutte queste informazioni in una frazione di secondo e utilizzarle per fare previsioni altrettanto velocemente. Anche se potremmo non essere in grado di fornire a un tale dispositivo informazioni atomiche sull'intera storia dell'universo, noi... può inserire la storia del mercato azionario statunitense, i risultati delle sperimentazioni sui farmaci o l'attuale modello di energia rinnovabile.

Saremmo in grado di utilizzare queste informazioni per determinare un "modello" ideale per la società, utilizzando i dati degli studenti e le statistiche sull'apprendimento per produrre un curriculum personalizzato, prevedendo con precisione la crescita del mercato del lavoro e la domanda di lavoratori qualificati e informati e prevedendo accuratamente indicatori sociali come il reddito disuguaglianza per consigliare i legislatori.

Google ha già fatto alcuni progressi in questo con il loro prototipo quantistico da 53 qubit (per riferimento, quando un personaggio chiede a Forest quanti qubit può elaborare il suo computer, risponde "un numero che sembra privo di significato da esprimere a parole", quindi Google ha ancora molta strada da fare ). I ricercatori hanno eseguito una prova all'inizio del 2019, durante la quale avrebbero chiesto al loro computer di risolvere un calcolo che dimostrasse la casualità dei numeri prodotti da un generatore di numeri casuali che avrebbe impiegato circa 10,000 anni per elaborare il computer tradizionale più veloce del mondo, il Summit. Il computer quantistico ha fornito una prova accurata in 3 minuti e 20 secondi.

In sostanza, il risultato dei computer quantistici sarà una conoscenza su una scala senza precedenti. Le applicazioni più interessanti dell'informatica quantistica sono quasi certamente cose che non possiamo ancora concepire. Sebbene ora non sia possibile creare la visione di Forest di una macchina completa e onnisciente, la conoscenza e la produzione tecnologica tendono a crescere in modo esponenziale. Sbloccare il regno quantico, a sua volta, ci darà molte più domande a cui rispondere e produrrà più chiavi per porte che non sapevamo esistessero. Forse, dietro una di queste porte, sarà possibile prevedere il futuro.

Per ora, tutto ciò che possiamo sperare è che chiunque finalmente commercializzi la potenza del computer quantistico lo faccia al servizio dell'umanità, non dei suoi profitti.