Tính toán lượng tử trong 'Devs' có thực sự khả thi không?

Lịch sử của thuyết tất định

Giả thuyết rằng chúng ta có thể dự đoán tương lai thông qua thông tin thực ra không hiện đại như người ta vẫn tưởng. Trong nhiều thiên niên kỷ, các nhà triết học đã suy đoán về mối quan hệ phổ quát giữa nguyên nhân và kết quả, và cái nào (nếu một trong hai) tồn tại để phục vụ cho cái kia. Nguyên nhân luôn có trước hiệu quả? Hay 'tiềm năng' của bất kỳ chất nào đã tồn tại trong 'thực tế' của nó, như Aristotle sẽ có nó? Và, nếu vậy, kiến ​​thức này có thể truy cập được không? Bản thân chương trình đề cập đến lịch sử phong phú của vấn đề mà nó đề cập đến trong tập 7, khi nhà vật lý Stewart trích lời học giả người Pháp Pierre-Simon Laplace. Đoạn trích dẫn dài dòng và không có chú thích.

Chúng ta có thể coi trạng thái hiện tại của vũ trụ là kết quả của quá khứ và nguyên nhân của tương lai. Một trí tuệ mà tại bất kỳ thời điểm nào đã biết tất cả các lực tác động lên thiên nhiên và vị trí tương hỗ của các sinh vật tạo ra nó, nếu trí tuệ này đủ lớn để gửi dữ liệu để phân tích, có thể cô đọng lại thành một công thức duy nhất là chuyển động của cái lớn nhất vật thể của vũ trụ và của nguyên tử nhẹ nhất; đối với một trí tuệ như vậy, không có gì là không chắc chắn và tương lai, giống như quá khứ, sẽ hiện hữu trước mắt nó.

Mặc dù điều này nghe có vẻ như tiên tiến của tư tưởng khoa học, nhưng chỉ có thể thực hiện được thông qua sự phát triển của cơ học lượng tử trong suốt những năm 20^th thế kỷ, Laplace đã viết ra ý tưởng vào năm 1814.

Trí thông minh toàn trí mà Laplace tưởng tượng, đã được gọi là 'Con quỷ của Laplace', có lẽ được khái niệm trong thời đại Khai sáng của anh ấy không phải là một con quỷ, mà là Chúa. Từ thời xa xưa, tôn giáo đã đặt ra rằng tương lai của chúng ta được biết và xác định bởi một đấng cao hơn. Liệu kiến ​​thức có được Chúa nắm giữ hay không, một nền văn minh tiên tiến theo nguyên tắc ba chiều, hoặc bằng máy móc như trong Quỷ, nhân loại luôn muốn biết liệu chúng ta có thực sự có ý chí tự do hay không. Nếu Laplace hoặc Forest là đúng, và tất cả thông tin về quá khứ và tương lai của chúng ta đã được lưu trữ trong năng lượng lượng tử của vũ trụ, thì chúng ta không làm như vậy. Và tương lai có thể biết trước được.

Máy của Forest có được không?

Có hai lý thuyết chủ yếu trong vật lý lượng tử giả định thuyết xác định hoàn toàn của vũ trụ và cả hai đều được đề cập trong chương trình: De Broglie-Bohm hoặc lý thuyết 'sóng thí điểm' và Diễn giải nhiều thế giới. Logic của lý thuyết đầu tiên được sử dụng trong câu chuyện ngụ ngôn về cây bút: có một lộ trình định sẵn cho lịch sử và nó có thể được xác định chắc chắn thông qua thông tin lượng tử. Tuy nhiên, lý thuyết Nhiều thế giới tuyên bố rằng mỗi khi một 'quyết định' được đưa ra ở cấp độ hạt, thời gian sẽ phân nhánh thành những thực tại riêng biệt, theo đó mọi khả năng đều được hiện thực hóa, tạo ra vô số vũ trụ khác nhau. Bạn có thể nhận ra lý thuyết này từ những tác phẩm kinh điển như Người nhện: Into the Spider-Verse.

Trong khi nhóm của Forest ban đầu làm việc với tiền đề rằng lý thuyết sóng thí điểm là đúng, hóa ra phương trình cho Nhiều Thế giới nắm giữ chìa khóa để làm cho máy tính lượng tử hoạt động. Tuy nhiên, nếu một trong hai điều đó trở thành sự thật trong thực tế, Nhà phát triển đề xuất mà chúng ta có thể xem xét tương lai của chúng ta có khả năng vẫn còn nguyên.

Hai lý thuyết về thuyết tất định này hoàn toàn không có lợi trong cộng đồng khoa học. Họ có một khá cao được sự ủng hộ của một số lượng lớn các nhà vật lý hiện đại, và họ đang có ảnh hưởng theo thời gian khi các nhà khoa học ngày càng bác bỏ Diễn giải Copenhagen.

Tuy nhiên, chỉ vì lý thuyết lượng tử được đưa ra, không có nghĩa là cỗ máy của Forest là khả thi.

Như nhà khoa học máy tính, Tiến sĩ Scott Aaronson đã chỉ ra trong một cuộc phỏng vấn về chương trình, một máy tính hoặc thuật toán thuộc bất kỳ loại nào, lượng tử hay không, chỉ có thể xuất ra thông tin tương đương với dữ liệu mà nó nhận được. Để nó thực hiện các tính toán về mọi thứ sẽ xảy ra, nó phải biết tình hình hiện tại và quá khứ của mọi thứ đã từng có.

Aaronson nói: 'Tôi nghi ngờ rằng việc tái tạo lại quá khứ xa xôi thực sự là một' vấn đề tính toán ', theo nghĩa là ngay cả siêu máy tính khoa học viễn tưởng mạnh nhất vẫn không thể cung cấp cho bạn câu trả lời đáng tin cậy nếu nó thiếu dữ liệu đầu vào thích hợp ", Aaronson nói. thêm 'Theo như chúng ta biết ngày nay, điều tốt nhất mà bất kỳ máy tính nào (cổ điển hoặc lượng tử) có thể làm, ngay cả về nguyên tắc, với bất kỳ dữ liệu nào chúng ta có thể thu thập, là dự báo một loạt các tương lai có thể xảy ra và một loạt các quá khứ có thể xảy ra . '

'Dữ liệu mà nó sẽ cần để tuyên bố một trong số chúng là tương lai' thực 'hay quá khứ' thực 'chỉ đơn giản là loài người sẽ không thể tiếp cận được, mà thay vào đó sẽ bị mất trong những luồng không khí cực nhỏ, bức xạ bay khỏi trái đất vào không gian, v.v. '

Nói cách khác, để dự đoán chính xác quỹ đạo của một cây bút, bạn sẽ cần phải biết mọi thứ về hoàn cảnh khiến nó lăn theo cách mà nó đã làm. Các dao động cực nhỏ của bụi tạo ra xung quanh nó, do đó bị ảnh hưởng bởi thời tiết tại khu vực địa phương, do đó bị ảnh hưởng bởi vị trí của mặt trăng và trên mặt trăng. Đó là một không thể Số lượng dữ liệu.

Vì vậy, để xây dựng một máy tính lượng tử giống như máy tính trong Quỷ, Google hoặc IBM sẽ không chỉ phải khai thác năng lượng lượng tử mà còn phải đưa ra một hệ thống thu thập thông tin hoàn toàn mới và chưa từng có, vượt quá bất cứ thứ gì chúng ta có hiện nay theo một thứ tự độ lớn ngớ ngẩn. Có lẽ (và rất may) không có khả năng là bất kỳ tỷ phú công nghệ kiểu Musk nào sẽ sớm được nâng cao để hoàn thành khả năng thấu thị bất cứ lúc nào.

Vậy thì sao, có thể chúng ta mong đợi từ những máy tính lượng tử đầu tiên chắc chắn sẽ đi theo hướng của chúng ta?

Một tương lai lượng tử có nhiều khả năng hơn

Chà, điểm bán hàng chính của điện toán lượng tử như chúng ta hiểu là khả năng làm giảm khả năng xử lý hiện tại của chúng ta. Hãy tưởng tượng chiếc máy tính mạnh nhất mà bạn có thể chế tạo, sau đó tạo ra một nghìn tỷ bản sao giống hệt nhau, mỗi chiếc hoạt động theo các chiều song song. Đây là lời hứa của máy tính lượng tử: chúng sử dụng các nguyên tắc xác suất để thực hiện đồng thời một lượng phương trình khó hiểu.

Những tác động tức thời nhất mà điều này sẽ có đối với xã hội là trong các lĩnh vực y học, thương mại và AI. Nguyên tắc cơ bản của AI là bạn đưa ra càng nhiều phản hồi cho một chương trình máy tính thì chương trình đó càng chính xác. Với điện toán lượng tử, đường cong học tập 'thử và sai' cần thiết để thúc đẩy AI vào Westworld mô hình về khả năng gửi và khả năng hiểu sẽ bị giảm đáng kể. Các thuật toán lượng tử sẽ có thể tăng tốc khả năng xử lý ngôn ngữ, cho phép AI hiểu giao tiếp của con người một cách mạnh mẽ hơn.

Khi bạn nghĩ về nó, hầu hết các lĩnh vực phát triển công nghệ - nghiên cứu dịch bệnh, dự đoán thời tiết, thậm chí cả thăm dò bầu cử - đều dựa trên các thuật toán và dữ liệu. Một máy tính lượng tử có thể xử lý tất cả thông tin này trong một phần nhỏ của giây và sử dụng nó để đưa ra các dự đoán nhanh chóng. Trong khi chúng ta không thể cung cấp thông tin nguyên tử của thiết bị như vậy về toàn bộ lịch sử của vũ trụ, chúng ta có thể nhập lịch sử thị trường chứng khoán Hoa Kỳ, kết quả thử nghiệm thuốc hoặc mô hình năng lượng tái tạo hiện tại.

Chúng tôi có thể sử dụng thông tin này để xác định một 'mô hình' lý tưởng cho xã hội - sử dụng dữ liệu sinh viên và thống kê học tập để tạo ra chương trình giảng dạy được cá nhân hóa, dự đoán sự tăng trưởng của thị trường việc làm và nhu cầu về lao động có kỹ năng và hiểu biết với độ chính xác và dự đoán chính xác các chỉ số xã hội như thu nhập bất bình đẳng để tư vấn cho các nhà lập pháp.

Google có đã thực hiện một số tiến bộ trong điều này với nguyên mẫu lượng tử 53 qubit của họ (để tham khảo, khi một nhân vật hỏi Forest máy tính của anh ta có thể xử lý bao nhiêu qubit, anh ta trả lời 'một con số dường như vô nghĩa để diễn đạt thành lời', vì vậy Google vẫn còn cách để tiếp tục ). Các nhà nghiên cứu đã thực hiện một thử nghiệm vào đầu năm 2019, nơi họ được cho là đã yêu cầu máy tính của mình giải một phép tính chứng minh tính ngẫu nhiên của các con số được tạo ra bởi một trình tạo số ngẫu nhiên, loại máy tính truyền thống nhanh nhất thế giới, Summit, khoảng 10,000 năm để xử lý. Máy tính lượng tử đã đưa ra một bằng chứng chính xác trong 3 phút 20 giây.

Về cơ bản, kết quả của máy tính lượng tử sẽ là kiến ​​thức ở quy mô chưa từng có. Các ứng dụng thú vị nhất của điện toán lượng tử gần như chắc chắn là những thứ mà chúng ta chưa thể hình dung được. Mặc dù bây giờ không thể tạo ra tầm nhìn của Forest về một cỗ máy hoàn chỉnh, nhưng sản xuất kiến ​​thức và công nghệ có xu hướng tăng lên theo cấp số nhân. Đến lượt mình, việc mở khóa cõi lượng tử sẽ cho chúng ta nhiều câu hỏi hơn nữa để trả lời và tạo ra nhiều chìa khóa cho những cánh cửa mà chúng ta không hề biết là có tồn tại. Có thể, đằng sau một trong những cánh cửa này, sẽ có thể đoán trước được tương lai.

Hiện tại, tất cả những gì chúng ta có thể hy vọng là bất kỳ ai cuối cùng thương mại hóa sức mạnh của máy tính lượng tử sẽ làm như vậy để phục vụ nhân loại, chứ không phải lợi nhuận của họ.