A computação quântica em 'Devs' é realmente possível?

Uma história de determinismo

A hipótese de que podemos prever o futuro por meio da informação não é, na verdade, tão moderna quanto pode parecer. Por milênios, os filósofos têm especulado sobre a relação universal entre causa e efeito, e que (se algum) existe a serviço do outro. A causa sempre precede o efeito? Ou a 'potencialidade' de qualquer substância já existe em sua 'realidade', como Aristóteles teria isso? E, em caso afirmativo, esse conhecimento é acessível? O próprio programa faz referência à rica história do problema que aborda no episódio 7, quando o físico Stewart cita o estudioso francês Pierre-Simon Laplace. A citação é longa e sem atribuição.

Podemos considerar o estado presente do universo como o efeito de seu passado e a causa de seu futuro. Um intelecto que a qualquer momento conhecesse todas as forças que animam a natureza e as posições mútuas dos seres que a compõem, se esse intelecto fosse vasto o suficiente para submeter os dados à análise, poderia condensar em uma única fórmula o movimento dos maiores corpos do universo e do átomo mais leve; para tal intelecto nada poderia ser incerto e o futuro, assim como o passado, estaria presente diante de seus olhos.

Embora isso soe como a vanguarda do pensamento científico, só foi possível através do desenvolvimento da mecânica quântica ao longo dos anos 20^th século, Laplace escreveu a ideia em 1814.

A inteligência onisciente que Laplace imagina, que passou a ser chamada de 'Demônio de laplace', foi provavelmente conceituado em sua era do Iluminismo não como um demônio, mas como Deus. A religião postula desde tempos imemoriais que nosso futuro é conhecido e determinado por um ser superior. Se o conhecimento é mantido por Deus, uma civilização avançada de acordo com o princípio holográfico, ou por uma máquina como em Devs, a humanidade sempre quis saber se realmente temos livre arbítrio. Se Laplace ou Forest estiverem corretos e todas as informações sobre nosso passado e futuro já estiverem armazenadas na energia quântica do universo, então não o fazemos. E o futuro pode ser conhecido.

A máquina de Forest é possível?

Existem duas teorias predominantes na física quântica que assumem o determinismo completo do universo e ambas são mencionadas no programa: O De Broglie-Bohm ou teoria da 'onda piloto', e a Interpretação de muitos mundos. A lógica da primeira teoria é usada na parábola da caneta: há um curso determinado para a história e pode ser verificado por meio de informações quânticas. A teoria dos Muitos Mundos, entretanto, afirma que toda vez que uma 'decisão' é feita em um nível de partícula, o tempo se ramifica em realidades separadas por meio das quais todas as possibilidades são realizadas, criando possivelmente infinitos universos diferentes. Você pode reconhecer esta teoria de clássicos como Homem-Aranha: No Verso-Aranha.

Embora a equipe de Forest inicialmente trabalhe sob a premissa de que a teoria da onda piloto está correta, verifica-se que a equação para Muitos Mundos é a chave para fazer o computador quântico funcionar. Se algum deles for verdadeiro na realidade, no entanto, Dev's A proposição de que poderíamos perscrutar nosso futuro potencialmente ainda se mantém.

Essas duas teorias do determinismo não são de forma alguma periferia na comunidade científica. Eles TEM um bem robusto apoiado por um grande número de físicos modernos, e eles estão ganhando influência ao longo do tempo à medida que os cientistas rejeitam cada vez mais o Interpretação de Copenhague.

No entanto, só porque a teoria quântica se sustenta, não significa que a máquina de Forest seja possível.

Como o cientista da computação Dr. Scott Aaronson aponta em uma entrevista sobre o show, um computador ou algoritmo de qualquer tipo, quântico ou não, só pode produzir informações equivalentes aos dados que recebe. Para poder fazer cálculos a respeito de tudo o que um dia será, ele tem que saber a situação atual e passada de tudo o que já existiu.

'Duvido que reconstruir o passado remoto seja realmente um' problema computacional ', no sentido de que mesmo o mais poderoso supercomputador de ficção científica ainda não poderia lhe dar respostas confiáveis ​​se não tivesse os dados de entrada apropriados', diz Aaronson, acrescentando 'Até onde sabemos hoje, o melhor que qualquer computador (clássico ou quântico) poderia fazer, mesmo em princípio, com quaisquer dados que pudéssemos coletar, é prever uma gama de futuros possíveis e uma gama de passados ​​possíveis . '

'Os dados que seriam necessários para declarar um deles o futuro' real 'ou o passado' real 'simplesmente não seriam acessíveis à humanidade, mas seriam perdidos em lufadas microscópicas de ar, radiação voando da terra para dentro espaço, etc. '

Em outras palavras, para prever a trajetória de uma caneta com exatidão, você precisará saber quase literalmente tudo sobre as circunstâncias que a fizeram rolar da maneira que aconteceu. As flutuações microscópicas das partículas de poeira ao seu redor, que por sua vez são afetadas pelo clima na área local, que por sua vez é afetado pela posição da lua e assim por diante. É um impossível quantidade de dados.

Então, a fim de construir um computador quântico como aquele em Devs, O Google ou a IBM teriam que não apenas aproveitar a energia quântica, mas também criar um sistema totalmente novo e sem precedentes de coleta de informações que excede tudo o que temos agora por uma ordem de magnitude boba. Provavelmente (e felizmente) não é provável que qualquer bilionário em tecnologia do tipo Musk seja elevado à clarividência completa tão cedo.

O que, então, pode que esperamos dos primeiros computadores quânticos inevitavelmente vindo em nossa direção?

Um futuro quântico mais provável

Bem, o principal ponto de venda da computação quântica, como a entendemos, é sua capacidade de diminuir nossas capacidades de processamento atuais. Imagine o computador mais poderoso que você poderia construir e, em seguida, crie um trilhão de cópias idênticas, cada uma operando em dimensões paralelas. Esta é a promessa dos computadores quânticos: eles utilizam princípios de probabilidade para realizar uma quantidade incompreensível de equações simultaneamente.

As implicações mais imediatas que isso teria para a sociedade são nos campos da medicina, comércio e IA. O princípio básico da IA ​​é que quanto mais feedback você dá a um programa de computador, mais preciso ele se torna. Com a computação quântica, a curva de aprendizado de 'tentativa e erro' necessária para empurrar AIs para o Westworld modelo de senciência e compreensão será significativamente reduzido. Algoritmos quânticos serão capazes de acelerar os recursos de processamento de linguagem, permitindo que a IA compreenda a comunicação humana de forma mais robusta.

Quando você pensa sobre isso, praticamente todas as áreas do desenvolvimento tecnológico - pesquisa de doenças, previsão do tempo, até mesmo pesquisas eleitorais - são baseadas em algoritmos e dados. Um computador quântico poderia lidar com todas essas informações em uma fração de segundo e usá-las para fazer previsões com a mesma rapidez. Embora não possamos alimentar esse dispositivo com informações atômicas sobre toda a história do universo, nós pode insira a história do mercado de ações dos EUA, resultados de testes de drogas ou modelos atuais de energia renovável.

Seríamos capazes de usar essas informações para determinar um 'modelo' ideal para a sociedade - usando dados de alunos e estatísticas de aprendizagem para produzir currículo personalizado, prevendo o crescimento do mercado de trabalho e a demanda por trabalhadores qualificados e experientes com precisão e prevendo com precisão indicadores sociais como renda desigualdade para aconselhar os legisladores.

Google tem já feito algum progresso com seu protótipo quântico de 53 qubit (para referência, quando um personagem pergunta a Forest quantos qubits seu computador pode processar, ele responde 'um número que parece sem sentido para colocar em palavras', então o Google ainda tem um caminho a percorrer ) Os pesquisadores realizaram um teste no início de 2019, onde supostamente pediram a seu computador para resolver um cálculo que provava a aleatoriedade dos números produzidos por um gerador de números aleatórios que teria levado o computador tradicional mais rápido do mundo, o Summit, cerca de 10,000 anos para processar. O computador quântico apresentou uma prova precisa em 3 minutos e 20 segundos.

Essencialmente, o resultado dos computadores quânticos será o conhecimento em uma escala sem precedentes. As aplicações mais interessantes da computação quântica são quase certamente coisas que ainda não podemos conceber. Embora não seja possível criar a visão de Forest de uma máquina onisciente completa, a produção de conhecimento e tecnologia tende a crescer exponencialmente. Desbloquear o reino quântico, por sua vez, nos dará muito mais perguntas para responder e produzirá mais chaves para portas que não sabíamos que existiam. Talvez por trás de uma dessas portas seja possível prever o futuro.

Por enquanto, tudo o que podemos esperar é que quem quer que finalmente comercialize o poder do computador quântico o faça a serviço da humanidade, não de seus resultados financeiros.