0:07 Czy stoimy u progu przełomu technologii kwantowej? Zaledwie kilka miesięcy temu ogłoszono, że minie jeszcze kilka lat, zanim pierwsze komputery kwantowe będą w stanie wykonywać codzienne zadania. Teraz Google zaskoczył opinię publiczną genialnym rozwiązaniem, jakim jest chip Willow. Nowy chip kwantowy rozwiązał złożony problem w mniej niż 5 minut. Coś, co normalnemu komputerowi zajęłoby 10 septylionów lat. Co te nowe wymiary technologii komputerowej oznaczają dla przyszłości naszej cywilizacji? Dzięki chipowi Willow Google sprawi, że niemożliwe stanie się możliwe. Tyle już ujawniono w pierwszych ogłoszeniach internetowego giganta. Google rzeczywiście zaskoczył ekspertów
0:54 osiągając początkową wydajność obliczeniową znacznie szybciej niż przewidywano. Wyobraźmy sobie, że dajemy komputerowi zadanie, którego nawet najpotężniejszy superkomputer na świecie nie byłby w stanie wykonać w ciągu całego życia wszechświata. Mówimy tu o 10 septylionach lat. To liczba z 25 zerami. Teraz wyobraźmy sobie mały chip, który wykonuje to zadanie w mniej niż 5 minut. Brzmi jak science fiction. Cóż, jestem tutaj, aby powiedzieć państwu, że to już rzeczywistość. Dokładnie to osiągnął nowy chip kwantowy Google Willow, udowadniając, że technologia ta jest znacznie bardziej zaawansowana niż sądziliśmy. Era, w której chipy kwantowe zastąpią klasyczne komputery, zdecydowanie nadeszła. Wiele osób
1:42 entuzjastycznie przyjmuje ten rozwój, ale niektórzy obawiają się nowych możliwości. Komputery kwantowe mogą ogromnie przyspieszyć rozwój naszej cywilizacji i prawdopodobnie rozwiązać nasze największe problemy, ale mogą być też niebezpieczne, jeżeli trafią w ręce terrorystów lub zostaną wykorzystane przeciwko ludziom. Czy Willow wyniesie nas na szczyt świata? Czy powinniśmy bać się Googlea? Chip, którym Google chce teraz zrewolucjonizować rynek dostawców chipów kwantowych, ma uroczą nazwę kodową Willow. Ten niewielki komponent działa z wykorzystaniem 105 kubitów, które są kwantowym odpowiednikiem bitów używanych w naszych zwykłych komputerach. Kubity nie wykorzystują klasycznego systemu zer
2:28 i jedynek. Kubit może jednocześnie zajmować stany zera i jeden dzięki zjawisku superpozycji. Nie jest więc ani jednym, ani drugim, ale obydwoma jednocześnie. Jakby tego było mało, istnieje również zjawisko splątania. Dwa kubity mogą być połączone w taki sposób, że stan jednego natychmiast wpływa na stan drugiego, bez względu na to, jak daleko są od siebie. Einstein nazwał to zjawisko fizyki kwantowej nieco zirytowany upiornym działaniem na odległość. Mówi się, że ten wielki geniusz matematyki nienawidził fizyki kwantowej właśnie z powodu tych upiornych zjawisk. Dzisiaj byłby prawdopodobnie zachwycony,
3:13 gdyby wiedział, jaką moc obliczeniową astrofizycy chcą osiągnąć dzięki nowym maszyną. Superpozycja i splątanie umożliwiają komputerom kwantowym równoległe wykonywanie niesamowitej liczby ścieżek obliczeniowych. W czasie gdy komputery klasyczne wykonują zadanie krok po kroku, chip kwantowy wchodzi jednocześnie na wszystkie ścieżki. To tak jakby zamiast przeszukiwać ogromną bibliotekę, książka po książce w poszukiwaniu informacji, można było przeczytać wszystkie półki jednocześnie. I właśnie to było kluczem do tak zwanego Random Distribution Benchmark, abstrakcyjnego, ale bardzo złożonego zadania polegającego na obliczeniu rozkładu prawdopodobieństwa określonych wyników z ogromnej liczby możliwych
4:02 kombinacji. Dla klasycznych systemów jest to koszmar, dla Willow to bułka z masłem. A co to oznacza dla nas? Willow nie jest jeszcze promowany jako jednoznaczne rozwiązanie wszystkich problemów, ale obliczenia pokazują w jakim kierunku zmierzamy. Medycyna, badania materiałów, symulacje klimatyczne, sztuczna inteligencja. Wszędzie tam, gdzie klasyczne komputery już dawno osiągnęły swoje granice, komputery kwantowe mogą w przyszłości otworzyć zupełnie nowe możliwości. Chip Willow firmy Google to zatem znacznie więcej niż tylko techniczny cud. Nowy chip pozwala zajrzeć w przyszłość, w której nie będziemy już myśleć i obliczać w sposób linearny, ale raczej w kategoriach
4:47 logiki kwantowej. Z pewnością wpłynie to również na sposób myślenia zwykłych ludzi. Wystarczy pomyśleć o tym, jak internet zrewolucjonizował nasze życie. Nagle ludzie uzyskali dostęp do wszelkiego rodzaju informacji. Mogli komunikować się i łączyć się ze sobą na całym świecie przy niskich kosztach, a każdy miał wyjątkową okazję, aby dać się poznać światu. Od kilku lat sztuczna inteligencja ponownie rewolucjonizuje nasze codzienne życie. Nie musimy już przewijać wyników wyszukiwania w wyszukiwarkach internetowych. Zamiast tego inteligentne czaty szukują dokładnie te odpowiedzi i informacje, których potrzebujemy i dostarczają nam gotowe linki i dowody. Tworzą nasze wizerunki, odrabiają nasze
5:33 zadania domowe ku przerażeniu nauczycieli i rozwiązują problemy, których 10 lat temu nigdy nie powierzylibyśmy maszynie. Co nam może przynieść technologia kwantowa? Komputery kwantowe, między fantazją, supermocą a rzeczywistością. Nowy chip Willow firmy Google może jeszcze nie rozwiąże problemów świata, ale jego opracowanie potwierdza, że przyszłość komputerów nie jest cyfrowa, a kwantowa. Chociaż wiele z tych maszyn nadal pracuje w laboratoriach o wysokim poziomie bezpieczeństwa i zaawansowanej technologii pod osłonami chłodzącymi, to jedno jest pewne. Rewolucja kwantowa już dawno się rozpoczęła. Google nie jest jedyną firmą, która pracuje nad komputerami kwantowymi. IBM, Intel,
6:18 Microsoft i kanadyjska firma DWave również intensywnie pracują nad tymi urządzeniami. Znawcy branży szepczą, że startup Reetty Computing wkrótce zaprezentuje chip, który z łatwością będzie mógł konkurować z Willow, a Chińska Akademia Nauk pracuje nad chińskimi komputerami kwantowymi w ścisłej tajemnicy. Państwo ośrodka zawsze zaskakuje, jeżeli chodzi o technologię. A ponieważ Chińczycy nie ujawniają swoich planów, niedługo możemy spodziewać się pierwszego praktycznego komputera kwantowego z Azji. W tej chwili nie jest jeszcze jasne, jak będzie wyglądał komputer kwantowy przyszłości. Możliwe, że będą to centralne maszyny obliczeniowe. Podobnie jak obecnie systemy internetowe lub systemy chmurowe oferują udziały w nośnikach danych lub
7:05 programach, centralne komputery kwantowe mogłyby być wykorzystywane przez nieskończoną liczbę użytkowników na całym świecie w systemie współdzielenia. Oznaczałoby to, że użytkownik mógłby mieć urządzenie podobne do notebooka lub tabletu, z pomocą którego mógłby zalogować się do wysoce bezpiecznego i chłodzonego komputera kwantowego. Jednak maszyny, które obecnie są jeszcze bardzo duże, mogą niedługo stać się mniejsze. Pierwsze komputery z lat 50 i 60 również były gigantycznymi maszynami, ale w latach 80 ich części znacznie się zmniejszyły, a w latach 90 i początku 2000 prawie każdy miał w domu komputer czy laptop. Na przykład firma IBM zaprezentowała już imponujące prototypy ze 127 kubitowym chipem Eagle, który niedługo powinien
7:51 być gotowy do codziennego użytku. Następca tego chipa OSPRE ma mieć moc obliczeniową 433 kub, a jakby tego było mało, IBM pracuje nad procesorem o mocy 1000 kub. Microsoft realizuje szczególnie ekscytujące podejście, wykorzystując tak zwane kubity topologiczne, które mają być bardziej odporne na błędy. Firma DWave oferuje już dostęp do procesorów kwantowych w chmurze, do rozwiązywania konkretnych problemów optymalizacyjnych, choć z pewnymi ograniczeniami. Czy komputery kwantowe zniekształcą rzeczywistość? Jak realne są komputery kwantowe? Na to pytanie można udzielić kilku odpowiedzi i nadać mu kilka
8:38 znaczeń. Wczesne zastosowanie tej technologii jest bardziej realistyczne niż wielu sądzi, ale z pewnością nie nastąpi to jutro ani pojutrze dla użytkowników takich jak my. Komputery kwantowe są niezwykle wrażliwe. Wymagają temperatur bliskich zeru absolutnemu. Są podatne na zakłócenia i muszą być stabilizowane za pomocą bardzo złożonych metod korekcji błędów. Pomimo poczynionych postępów, wiele obecnych systemów, w tym Willow, nadal jest wyłącznie demonstracyjnymi maszynami obliczeniowymi. Prawdziwym celem jest stworzenie technologii obliczeniowej, która rozwiąże rzeczywiste problemy, z którymi nie radzą sobie komputery klasyczne. Wyobraź sobie, jak komputery kwantowe mogłyby w ciągu kilku sekund obliczyć cząsteczki i interakcje w procesie opracowywania leków. Gdy technologia ta stanie się niezawodna,
9:24 długotrwałe badania i próbki na ludziach i zwierzętach mogą niedługo odejść do przszłości. W przyszłości medyczne komputery kwantowe mogłyby opracowywać leki dostosowane do indywidualnych potrzeb pacjentów, a odpowiednie linie produkcyjne mogłyby wydawać pigułki na żądanie w ciągu kilku godzin. W badaniach nad materiałami można by opracować nowe materiały nadprzewodniki lub urządzenia pamięci masowej. A najbardziej szalone jest to, że pierwsze komputery kwantowe mogłyby obliczyć w jaki sposób inżynierowie mogliby je ulepszyć i ustabilizować. Symulacje klimatyczne mogłyby obliczać aktualne modele pogody tak dokładnie, że bylibyśmy w stanie zrozumieć zmiany z kilkutygodniowym wyprzedzeniem. Długoterminowe obliczenia byłyby dokładniejsze w odniesieniu do poważnych
10:10 zmian klimatycznych, w tym ich globalnego wpływu. Dzięki szyfrowaniu kwantowemu maszyny mogłyby stać się tak bezpieczne, że nie dałoby się ich zhakować w przyszłość. Wszystko to ma wpływ na naszą rzeczywistość. Ale pytanie o to, jak realne są komputery kwantowe, ma jeszcze jeden aspekt. Czy maszyny mogą atakować lub zakłócać strukturę kwantową? Komputery kwantowe wykorzystują prawa mechaniki kwantowej, w szczególności superpozycje i splątanie do wykonywania obliczeń z niesamowitą szybkością i wydajnością. Kubity są generowane i stabilizowane w chipach komputerów kwantowych za pomocą specjalnych materiałów i efektów fizycznych. Potencjał istnieje wtedy w chipie w strukturze kwantowej, którą
10:55 znamy również jako naszą rzeczywistość. Sama obecność w chipie nie pozwala im początkowo manipulować podstawami rzeczywistości fizycznej. Zamiast tego działają one w ramach tych praw. Załóżmy, że futurystyczny komputer kwantowy osiąga pewną masę krytyczną, rodzaj osobliwości obliczeń kwantowych. W takim scenariuszu maszyna mogłaby nie tylko wykonywać obliczenia, ale także aktywnie ingerować w strukturę rzeczywistości. być może odkryłaby sposób manipulowania falami prawdopodobieństwa cząstek, tak aby prawdopodobieństwa zostały przepisane. Byłby to wówczas rodzaj kwantowego hakowania rzeczywistości. Wyobraźmy sobie sztuczną inteligencję zasilaną przez niezwykle potężny komputer kwantowy, która mogłaby wpływać
11:42 na wynik wydarzeń przez dostosowywanie prawdopodobieństw. Kostka, która powinna upadać losowo, mogłaby nagle zawsze pokazywać żądaną liczbę. Maszyna optymalizowałaby rozkład prawdopodobieństw myśli i działań, co mogłoby subtelnie wpływać na decyzje ludzi. W mrocznej interpretacji taka technologia mogłaby zmienić naszą rzeczywistość w obliczeniową konstrukcję, w której nic nie byłoby już naprawdę przypadkowe. Komputery kwantowej Multiverse, obliczenia między światami. A co jeżeli nasz wszechświat jest tylko jednym z nieskończonej liczby wszechświatów, jedną z niezliczonych alternatywnych historii? W kosmicznej bibliotece, w której każda możliwa decyzja, każda możliwa rzeczywistość
12:27 jest zapisana we własnym wszechświecie. Ta idea nie jest tylko fantazją science fiction. To poważna interpretacja mechaniki kwantowej popierana przez fizyków takich jak Hug Everet i rozwinięta przez Davida Deuta. Idea ta znana jest również jako interpretacja wielu światów i ma zaskakujące konsekwencje. Zgodnie z tą teorią każdy możliwy wynik procesu kwantowego faktycznie ma miejsce. Ale nie w jednym wszechświecie, lecz w wielu wszechświatach, które istnieją jednocześnie. Kot Schrodingera nie jest więc ani żywy, ani martwy, ale żywy i martwy, choć w różnych rzeczywistościach. A teraz następuje kwantowy skok. Komputery kwantowe, takie
13:14 jak Willow firmy Google wykorzystują właśnie te właściwości mechaniki kwantowej, superpozycje i stany równoczesne oraz splątania w postaci połączeń międzyinformacyjnych. Prowadzi to do fascynującego pytania. Czy maszyny te naprawdę tylko obliczają w naszym wszechświecie? A może jak spekulują niektórzy, wykorzystują również moc obliczeniową równoległych rzeczywistości? David Deutsch, pionier informatyki kwantowej, powiedział w wywiadzie: "Jeżeli komputer kwantowy rozwiązuje problem, z którym nie radzi sobie komputer klasyczny, to musi wykorzystywać jakąś formę przetwarzania równoległego w innych światach". Co to dokładnie oznacza? Każde z wielu różnych rozwiązań, które komputer kwantowy realizuje jednocześnie
13:59 może potencjalnie istnieć we własnej rzeczywistości kwantowej. Chip Willow byłby wtedy nie tylko urządzeniem obliczeniowym, ale interfejsem między światami, narzędziem czerpiącym informacje z przestrzeni obliczeniowej multiwersum. Najbardziej szalone jest to, że fizyka nie może wykluczyć tej interpretacji zgodnie z obecnie przyjętymi prawami fizyki kwantowej. Jest ona matematycznie spójna, a nawet weryfikowalna eksperymentalnie. Subskrybuj kanał już teraz, bo najlepsze filmy są dopiero przed nami.
