Вселенная это созданный компьютер

ИнтервьюСет Ллойд о Вселенной как компьютере, о будущем и технологических революциях

Мы поговорили со знаменитым профессором MIT и создателем первых квантовых компьютеров

22 июля в Москве прочитал лекцию Сет Ллойд, профессор Массачусетского Технологического Института и знаменитый физик, занимающийся созданием квантовых компьютеров. Он приехал в Москву в качестве специального гостя Второй международной конференции по квантовым технологиям, организованной Российским Квантовым Центром. Ллойд прославился благодаря своей книге «Программируя Вселенную», в которой он утверждает, что Вселенная — это огромный квантовый компьютер, который творит будущее с помощью вычислений. Look At Me поговорил со знаменитым учёным о том, зачем нужны квантовые компьютеры, как физики проводят свободное время и почему наука — это funky.

Сет Ллойд

Профессор MIT и создатель модели квантового компьютера

Почему вы считаете, что Вселенная — это компьютер?

Вселенная состоит из атомов, но важно понимать, что все эти частицы содержат информацию, и, когда, например, сталкиваются две элементарные частицы, биты информации трансформируются в ходе этого процесса. Мы можем думать о Вселенной как о чем-то состоящем из атомов, и это традиционный взгляд на вещи, но мы также можем смотреть на атомы как на нечто, содержащее информацию и обрабатывающее её, как на компьютер. Я пытаюсь придумать и создать квантовые компьютеры и хранить информацию в атомах, но атомы и так производят вычислительные процессы, и, когда мы строим квантовые компьютеры, мы просто должны попытаться заставить атомы вычислять другим способом. Я подходил к созданию квантовых компьютеров с точки зрения технологий, но потом я понял, что мы как бы пытаемся вмешаться в процесс вычислений, которые давно уже выполняет Вселенная.

Как ваша теория о том, что Вселенная — это квантовый компьютер, меняет вашу повседневную жизнь? И как она может изменить представления людей об окружающем мире?

Обычно мы представляем, что Вселенная состоит из частиц энергии, но также можно сказать, что она состоит из битов, информационных частиц. Как только мы понимаем, что Вселенная ведёт вычисления и обрабатывает информацию, мировоззрение сразу меняется. Во-первых, такой подход помогает объяснить вещи, которые на основе других теорий остаются довольно загадочными. Например, мы до сих пор не можем точно ответить на вопрос о зарождении жизни на Земле. На самом деле жизнь — это обработка информации, в её основе лежит ДНК, молекула, которая несёт информацию и программирует все системы организма, чтобы они функционировали так, как функционируют. Если подумать о жизни как об обработке энергии и обработке информации, становится понятно, что Вселенная тоже может рассматриваться как обработка энергии и информации. Жизнь естественно возникает из этих «вычислений» Вселенной.

Жизнь на Земле — это результат «вычислений» Вселенной

D-Wave — один из первых
коммерческих квантовых компьютеров

Какие самые сложные вычисления были произведены с помощью существующих квантовых компьютеров, с которыми вы работаете?

Существующие квантовые компьютеры довольно маленькие и слабые. Пока они способны производить несколько сотен операций с небольшими числами, с десятками. Но даже с такими мощностями мы можем узнать очень многое о том, как происходит обработка информации на микроскопическом уровне. Также существуют специализированные квантовые компьютеры. Например, компьютер, созданный компанией D-Wave, — в его основе лежит разработка, которую я и мой студент придумали около 10 лет назад и даже не надеялись тогда, что это будет работать. И такие квантовые компьютеры могут производить гораздо более сложные вычисления и служить некой определённой цели.

Когда появятся мощные квантовые компьютеры, как мы сможем их применять?

Существует несколько областей применения для таких компьютеров. Одна из самых очевидных довольно разрушительна: квантовые компьютеры можно будет использовать для взлома кодов в интернете и паролей к кредитным картам. Я люблю пользоваться интернет-магазинами и поэтому надеюсь, что для этого квантовые компьютеры не будут применяться. Кроме того, есть и другая, более полезная функция: мы можем использовать их для того, чтобы симулировать какие-то природные ситуации, процессы в атомах, — это поможет узнать больше о происхождении Вселенной.

Недавно я и мои коллеги также поняли, что квантовые компьютеры можно использовать для исследования очень больших объёмов информации. Например, если бы существовала база данных с генетическими данными обо всех людях на земле, это была бы база с огромным количеством информации, состоящая из миллиардов бит. Квантовые компьютеры могут помочь выявить паттерны в этой базе данных, а это не по силам обычным компьютерам. С другой стороны, возникают сложные вопросы приватности, потому что я, например, точно не хочу, чтобы фармацевтические компании обладали информацией о моих генетических данных. Если мы могли бы использовать квантовые компьютеры для исследования данных о генах, о населении и при этом гарантировать защиту личных данных и найти общие паттерны, то это могло бы помочь нам узнать о жизни на Земле.

Технологическая революция — это не только появление компьютеров и iPhone, которые помогают нам убивать время

Когда атомы могут рассматриваться как биты, очень сложно провести границу между миром природы и миром компьютеров. Верите ли вы в то, что в будущем возникнет искусственный интеллект и наступит технологическая сингулярность?

Я знаю Рэя Курцвейла, он живёт неподалеку от меня, он дикий и сумасшедший парень. Население Земли растёт очень быстро, быстрее, чем по экспоненте. Тысячу лет назад население Земли удваивалось каждые несколько сотен лет, а сейчас — каждые 10—15 лет. Получается, что к 2080 году население будет просто огромным, но это вряд ли произойдет. Также и с информацией — её количество увеличивается вдвое с каждым годом, то есть скоро её количество будет приближаться к бесконечности. Я не так оптимистичен, как Рэй Курцвейл, и я не думаю, что сингулярность может наступить. А если она наступит, то это, на мой взгляд, вызовет больше разрушения, это не будет дивным новым миром.

Существует очень много версий того, каким будет будущее, и сингулярность — только одна из них. Как вам видится будущее, если появятся мощные квантовые компьютеры?

Квантовые компьютеры, безусловно, сделают будущее более интресным, но я, кажется, знаю недостаточно, чтобы сказать, что произойдёт в мире технологий в будущем. Я уверен, что говоря о будущем, мы можем процитировать Джеймса Брауна: что бы ни случилось, «it’s got to be funky». Моя главная цель на ближайшее будущее — заниматься наукой и получать от этого удовольствие. Мне повезло работать в MIT, потому что там люди каждый день занимаются странными, иногда сумасшедшими, но всегда совершенно новыми вещами. Самое лучшее занятие на свете — узнавать о чем-то новом, чем-то удивительном.

В ваших лекциях вы много говорите о влиянии технологических революций на наше мировоззрение. Как вы думаете, нужны ли эти технологические революции странам третьего мира? Ведь все технологические революции произошли в основном в западных странах.

В моей книге «Программируя Вселенную» я подчеркиваю, что вижу эволюцию как последовательность технологических революций — революций в области обработки информации. Но я говорю не только о революции в области электроники (которая происходит прямо сейчас), человечество пережило и другие более важные революции в области обработки информации, например, изобретение печатного станка, который позволил огромному количеству людей получить доступ к знаниям. До этого было изобретение письменности — это тоже потрясающая революция в области обработки информации. Ещё раньше произошло появление языка — это именно то, что делает нас людьми, то, что отличает нас от животных и растений. Так что я уверен, что мы должны представлять технологические революции шире и не думать, что технологическая революция — это появление компьютеров и iPhone, которые помогают нам убивать время. Мне кажется, что бедные страны третьего мира выигрывают намного больше от различных технологических революций и показывают, например, как жизнь может измениться с появлением Twitter. Я очень надеюсь, что люди из стран третьего мира смогут использовать все преимущества технологических революций и смогут научить нас многому.

Как вы проводите свободное время?

Я работаю с компьютерами, так что в свободное время стараюсь держаться от них подальше. Сейчас я читаю книгу How the Hippies Saved Physics, но только потому, что её написал мой друг — вообще-то я предпочитаю художественную литературу, а не книги о физике. Я не пользуюсь социальными сетями, потому что это мешает сосредоточиться: я смотрю на своих детей-тинейджеров, которые всё время погружены в этот шум, производимый Twitter и Facebook, и вижу, что они не могут спокойно даже что-то читать из-за постоянных обновлений. Настоящий отдых для меня — провести вечер, читая iPad-версию журнала New Yorker, с бокалом вина в руке.

Источник

Наша Вселенная — просто кубит в гигантском квантовом компьютере

Двое физиков из Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта опубликовали исследование, в котором развивается предположение о том, что вся наша Вселенная сама по себе является квантовым объектом. Выведение квантовой теории на макроуровень, по мнению ученых, может дать естественные физические объяснения явлениям темной материи и фантомных полей.

В исследовании ученые Артем Юров и Валериан Юров провели аналогию между Вселенной и квантовым компьютером. Они утверждают, что Вселенную нужно рассматривать как квантовый объект или кубит в большой вычислительной машине.

Это означает, что Вселенная обладает квантовыми свойствами, которые включают суперпозицию, то есть возможность быть более чем в одном месте или состоянии одновременно.

Такому амбициозному заявлению можно было бы противопоставить явление декогеренции. То есть то, как квантовые объекты «коллапсируют» из множества возможных состояний в одно физическое. Это состояние определяется окружением, с которым кванты взаимодействуют.

Артем Юров и сам долгое время был озадачен этой проблемой: «Однажды меня спросили: “С чем взаимодействует Вселенная?”. Я тогда ничего не ответил. Казалось, что нет ничего, кроме самой Вселенной, и нет ничего, с чем она может взаимодействовать».

Однако в целом ученые не растерялись, представив ответ в своей работе: «не существует такой вещи, как “декогеренция”». То есть Вселенная всегда остается в квантовом состоянии.

По мнению исследователей, причина, по которой квантовые явления настолько хрупки, не имеет ничего общего с «коллапсом волновой функции» (резкой декогеренцией при наличии наблюдателя). Существование квантовых явлений зависит исключительно от взаимного положения соседних «миров». Когда они достаточно близки, квантовый потенциал жив и активен; когда они расходятся, квантовый потенциал уменьшается, и частицы снова становятся классическими.

Значит, скорее всего, люди — это не магические наблюдатели, заставляющие кванты коллапсировать в классическую реальность, а просто шум, который игнорируют Вселенные, пока занимаются своими вычислениями.

Источник

Астрономы создали 8 миллионов Вселенных внутри компьютера. И вот что они узнали

Несмотря на многочисленные предположения о том, что наша Вселенная — компьютерная симуляция, на самом деле вероятность этого крайне мала. Однако, на свете нет ничего невозможного, поэтому ученые вполне могут наблюдать за самыми разными формами жизни в миллионах Вселенных. В теории. На самом же деле астрономы создали восемь миллионов Вселенных на компьютере. Дело в том, что симуляция зарождения и дальнейшего развития вселенных может многое рассказать о нашей.

Величайшая загадка Вселенной

Если каждый раз когда вы размышляете о Вселенной и о том, что она из себя представляет, вам кажется что вы ничего не знаете и не понимаете что там на самом деле происходит — это нормально. Нашему мозгу невероятно сложно осмыслить такие понятия как бесконечность, ланиакея и горизонт событий черной дыры. А когда речь заходит о темной материи и вовсе возникает ощущение, что темная материя — величайшая загадка нашей Вселенной.

Ланиакея — сверхскопление галактик. В переводе с гавайского это слово означает «необъятные небеса».

По крайней мере ученые сегодня придерживаются именно такой точки зрения. Целью исследователей при создании 8 миллионов компьютерных симуляций Вселенных было желание понять, какую роль эта загадочная субстанция сыграла в жизни нашей Вселенной со времен Большого взрыва.

Диаметр Ланиакеи примерно равен 520 миллионам световых лет

Считается, что вскоре после рождения Вселенной, невидимая и неуловимая субстанция, получившае название «темная материя», при помощи силы гравитации преобразовалась в массивные облака, называемые гало темной материи. По мере того, как гало увеличивались в размерах, они привлекали редкий газообразный водород, пронизывающий Вселенную, чтобы объединиться и образовать звезды и галактики, которые мы видим сегодня. В этой теории темная материя действует как основа галактик, определяя процессы образования, слияния и развития с течением времени.

Читайте о других загадках Вселенной на нашем канале в Яндекс.Дзен

Чтобы лучше понять, какое влияние на формирование Вселенной оказала темная материя, ученые из университета Аризоны создали свои собственные Вселенные, используя суперкомпьютер. 2000 процессоров работали без перерыва в течение трех недель, имитируя более 8 миллионов уникальных Вселенных. Удивительным является то, что каждая Вселенная подчинялась уникальному набору правил, чтобы помочь исследователям понять связь между темной материей и эволюцией галактик.

Величайшая компьютерная симуляция

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и является первым в своей области. Ранее ученые создавали единичные симуляции, которые были сосредоточены на моделировании отдельных галактик. Новая программа получила название Universe Machine. Она непрерывно создавала миллионы вселенных, каждая из которых содержала 12 миллионов галактик. Более того, все эти миллионы вселенных развивались от Большого взрыва до наших дней.

Так может выглядеть компьютерная симуляция Вселенной

По мнению специалистов самое интересное заключается в том, что теперь ученые могут использовать все имеющиеся данные об эволюции галактик — их количество, количество звезд и способы звездообразования — и объединить их во всеобъемлющую картину последних 13 миллиардов лет Вселенной. Отметим, что создание точной копии нашей Вселенной или даже галактики потребовало бы неимоверной вычислительной мощности. Поэтому ученые сосредоточились на двух ключевых свойствах галактик: совокупной массе звезд и скорости звездообразования.

Присоединяйтесь к обсуждению этого и других удивительных открытий астрономии в нашем Telegram чате

Согласно результатам исследования, скорость звездообразования звезд в галактике тесно связана с массой гало темной материи. В тех галактиках, где масса гало темной материи была похожа на гало темной материи Млечного Пути, скорость звездообразования была наибольшей. Это говорит о том, что в более массивных галактиках звездообразование сдерживается большим количеством черных дыр.

Наблюдения астрономов поставили под сомнение предположения ученых о том, что темная материя подавляет звездообразование в ранней Вселенной. На самом деле галактики меньшего размера с большей вероятностью будут образовывать звезды с большей скоростью.

В дальнейшем ученые планируют расширить Universe Machine, чтобы проработать еще больше вариантов, в которых темная материя может влиять на свойства галактик, включая форму их развития, массу черных дыр и частоту преобразования звезд в сверхновые.

Головокружительно, не правда ли? Как думаете, смогут ученые разгадать величайшие загадки Вселенной?

Источник