Вселенная как квантовый 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

Виртуальная Вселенная:жизнь в квантовом компьютере

С незапамятных времён вопросы мироздания и устройства нашего мира волнуют умы многих учёных и исследователей. С каждым годом количество тех, кто сравнивает нашу Вселенную с огромной очень древней виртуальной реальностью увеличивается. Наш повседневный мир в такой представлении выглядит как имитация, голограмма. «Как же так? Мы ведь можем всё «потрогать», ощутить. Неужели всё сон?»-спросите Вы.

Наш мозг воспринимает одинаково всё о чем мы думаем. Для него не существует разницы между объективной реальностью, фантазиями и снами.

При таком подходе очень важно исходить из того, что всё что нас окружает и даже мы сами, всё вокруг- информация. Таким образом, Вселенная в этом смысле может оказаться результатом невероятно большой программы, запущенной очень давно.

Эта идея, вдохновила в 1940-х годах Конрада Цузе, человека, стоявшего у истоков разработки первых компьютеров.

Он предположил, что законы мироздания сопоставимы с работой квантового компьютера и действуют в соответствии с определённым кодом, благодаря которому и существует всё на свете.

Несомненно, Цузе опережал своё время.

Сейчас всё больше учёных задают себе вопрос о реальности нашего мира.

В 2006 году специалист по квантовым вычислениям Сет Ллойд развил идею цифровой Вселенной. «В этом смысле история Вселенной-это грандиозное и непрекращающееся вычисление», -утверждает он, опираясь на свои исследования. Ллойд даёт самое радикальное определение реальности: « Вселенная-это квантовый компьютер. Реальность творится по мере того, как происходит вычисление». С точки зрения Ллойда, всё существующее-это выходные данные мирового компьютера. Приверженцем данной теории является и знаменитый бизнесмен Илон Маск.

Интересный взгляд на рассматриваемую тему изложен в популярном фильме «Матрица», сериале «Разрабы», «Чёрное зеркало» и многих других.

Кто же является Архитектором наших судеб?

Посредством своих убеждений мы образуем связь между всем, что мы можем вообразить и реальностью. Мы ежесекундно «вычисляем», «строим» её кирпичик за кирпичиком, не только нашими действиями, но и мыслями.

Да, мыслить масштабами вселенных невероятно сложно, но мы можем начать с себя и того что нас окружает.

Если вас заинтересовала данная тема, в следующей статье поговорим о бинарном коде как о возможном универсальном языке вселенной.

Грэгг Брэйден «Божественная матрица: время, пространство и сила сознания»

Источник