Η “ερμηνεία των πολλών κόσμων” και το κβαντικό τσιπ Willow
Η “ερμηνεία των πολλών κόσμων” της Κβαντομηχανικής η οποία προτείνει “παράλληλα σύμπαντα” και άπειρους, νέους κόσμους που συνέχεια δημιουργούνται, είναι αντίθετη με την ισχύουσα Κβαντομηχανική.
Αρνείται κατηγορηματικά το κύριο χαρακτηριστικό της κβαντικής μέτρησης σύμφωνα με την Κοπεγχάγη, ότι μόνο ένα από τα δυνατά ενδεχόμενα πραγματώνεται κάθε φορά που κάνουμε ένα πείραμα ενώ όλα τα άλλα αποσύρονται οριστικά.
Η ερμηνεία των πολλών κόσμων έρχεται να μας πει ούτε λίγο ούτε πολύ ότι τα χαμένα ενδεχόμενα μόνο χαμένα δεν είναι, αφού για κάθε ένα από αυτά δημιουργείται κι ένα νέο σύμπαν στο οποίο πραγματώνεται αυτό το ενδεχόμενο.
Για παράδειγμα, για την περίφημη γάτα του Σρέντινγκερ έχει να μας πει ότι, αν σε αυτό το σύμπαν τη βρήκαμε κάποια στιγμή νεκρή, σε κάποιο άλλο σύμπαν, που… αυτομάτως δημιουργήθηκε την ίδια στιγμή, υπάρχει η ίδια γάτα ζωντανή!
ΟΜΩΣ:
Γνωρίζουμε ότι μια θεωρία μπορεί να χαρακτηριστεί σοβαρή αν μπορεί να κάνει σαφείς προβλέψεις τέτοιες ώστε να μπορούν να διαψευσθούν.
Η ερμηνεία των πολλών κόσμων δεν διατρέχει κανέναν κίνδυνο να διαψευσθεί γιατί απλούστατα δεν μπορεί να προβλέψει τίποτα!
Παρ’ όλα αυτά υπάρχουν θερμοί υποστηρικτές της, χωρίς να είναι αποδεκτή όμως από την επιστημονική κοινότητα.**
Ας δούμε τώρα το θέμα που προέκυψε από το νέο κβαντικό τσιπ της Google, το Willow, διαβάζοντας το σχετικό άρθρο στο QUANTUM INSIDER:
Το κβαντικό τσιπ της Google προκαλεί συζήτηση για τη θεωρία του πολυσύμπαντος
Σύντομη ενημέρωση
*Το κβαντικό τσιπ Willow της Google έλυσε ένα υπολογιστικό πρόβλημα σε λιγότερο από πέντε λεπτά, πυροδοτώντας συζητήσεις σχετικά με την σύνδεσή του με τη θεωρία του πολυσύμπαντος.
*Ο Hartmut Neven πρότεινε ότι η απόδοση του τσιπ ευθυγραμμίζεται με την ερμηνεία του πολυσύμπαντος της κβαντικής μηχανικής, αλλά οι επικριτές υποστηρίζουν ότι επαρκούν οι εναλλακτικές εξηγήσεις.
*Η εργασία, Random Circuit Sampling, παρουσιάζει τη δύναμη του κβαντικού υλικού, αλλά στερείται άμεσων στοιχείων που να αποδεικνύουν παράλληλα σύμπαντα.
Το τελευταίο τσιπ κβαντικού υπολογιστή της Google, το οποίο η ομάδα το ονόμασε Willow, έχει πυροδοτήσει μια έντονη συζήτηση στην επιστημονική κοινότητα σχετικά με την ύπαρξη παράλληλων συμπάντων.
Μετά από ένα αποκαλυπτικό επίτευγμα στην υπολογιστική επίλυση προβλημάτων, έχουν προκύψει ισχυρισμοί ότι η επιτυχία του τσιπ ευθυγραμμίζεται με τη θεωρία ενός πολυσύμπαντος, μια έννοια που υποδηλώνει ότι το σύμπαν μας είναι ένα από τα πολλά που συνυπάρχουν σε παράλληλες διαστάσεις.
Σε αυτό το κομμάτι, θα εξετάσουμε και τις δύο πλευρές αυτού του επιχειρήματος που φαίνεται να έχει ανοίξει ένα παράλληλο σύμπαν από μόνο του – με ένα σύμπαν επιστημόνων να προτείνει ότι τα πειράματα Willow προσφέρουν στοιχεία για ένα πολυσύμπαν και το άλλο να προτείνει ότι δεν έχει καμία σχέση με τη θεωρία.
“10 επτάκις εκατομμύρια χρόνια είναι πολύς χρόνος για ένα σύμπαν”
Σύμφωνα με την Google, το Willow έλυσε ένα υπολογιστικό πρόβλημα σε λιγότερο από πέντε λεπτά – μια εργασία που θα χρειαζόταν για τους ταχύτερους υπερυπολογιστές του κόσμου περίπου 10 επτάκις εκατομμύρια χρόνια. Αυτό το συγκλονιστικό κατόρθωμα, που ανακοινώθηκε σε μια ανάρτηση ιστολογίου και συνοδεύεται από μια μελέτη στο περιοδικό Nature, καταδεικνύει τις εξαιρετικές δυνατότητες των κβαντικών υπολογιστών για την αντιμετώπιση προβλημάτων που κάποτε θεωρούνταν άλυτα μέσα σε ένα ανθρώπινο χρονικό πλαίσιο.
Ο ιδρυτής της ομάδας Google Quantum AI, Hartmut Neven, υποστήριξε ότι η επιτυχία του τσιπ υποστηρίζει την ιδέα του κβαντικού υπολογισμού που συμβαίνει σε πολλά παράλληλα σύμπαντα, ευθυγραμμίζοντάς την με τις ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής που βασίζονται σε ένα πολυσύμπαν.
Τα σχόλια του Neven απηχούν τις θεωρίες του Βρετανού φυσικού David Deutsch, ο οποίος ήταν από τους πρώτους που πρότειναν ότι ο κβαντικός υπολογισμός μπορεί να περιλαμβάνει παράλληλα σύμπαντα. Η ερμηνεία του πολυσύμπαντος της κβαντικής μηχανικής του Deutsch προτείνει ότι τα σωματίδια υπάρχουν σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα, ένα φαινόμενο που οι κβαντικοί υπολογιστές αξιοποιούν για την υπολογιστική τους ισχύ.
“Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΠΟΛΥΣΥΜΠΑΝΤΟΣ του DAVID DEUTSCH και η σύνδεσή της με την ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ”
Ο Deutsch ήταν ένας από τους πρώτους επιστήμονες που συνέδεσε ρητά την κβαντική μηχανική με το πολυσύμπαν. Το έργο του, ιδιαίτερα στη δεκαετία του 1980, βασίστηκε στην «ερμηνεία πολλών κόσμων» της κβαντικής μηχανικής που πρότεινε ο Hugh Everett στη δεκαετία του 1950.
Η ερμηνεία των πολλών κόσμων επιχειρεί να δείξει ότι κάθε κβαντικό γεγονός έχει ως αποτέλεσμα τη διακλάδωση του σύμπαντος σε πολλαπλές, συνυπάρχουσες πραγματικότητες. Για παράδειγμα, εάν ένα σωματίδιο μπορεί να υπάρχει σε δύο καταστάσεις, το σύμπαν χωρίζεται σε δύο εκδοχές – μία για κάθε κατάσταση. Αυτοί οι κλάδοι δεν είναι απλώς υποθετικοί, αλλά πιστεύεται ότι αντιπροσωπεύουν πραγματικά, παράλληλα σύμπαντα.
Ο Deutsch επέκτεινε αυτή την ιδέα στην κβαντική υπολογιστική. Κατά την άποψή του, όταν ένας κβαντικός υπολογιστής εκτελεί έναν υπολογισμό, στην ουσία, επεξεργάζεται ταυτόχρονα πληροφορίες σε πολλαπλά παράλληλα σύμπαντα. Κάθε υπολογισμός λαμβάνει χώρα σε έναν ξεχωριστό κλάδο της πραγματικότητας και ο κβαντικός υπολογιστής αξιοποιεί αποτελεσματικά αυτή την πολλαπλότητα για να λύσει προβλήματα που είναι αδύνατα για τους κλασικούς υπολογιστές.
Στην πράξη, ο Deutsch υποστήριξε ότι η εξαιρετική αποτελεσματικότητα των κβαντικών αλγορίθμων, όπως ο αλγόριθμος του Shor για την παραγοντοποίηση μεγάλων αριθμών, μπορεί να γίνει πλήρως κατανοητή μόνο εάν οι κβαντικοί υπολογιστές θεωρούνται ότι λειτουργούν σε παράλληλα σύμπαντα. Αυτή η ερμηνεία είχε μεγάλη επιρροή, αν και όχι (όπως θα δούμε) καθολικά αποδεκτή. Ωστόσο, η ιδέα παραμένει ακρογωνιαίος λίθος του επιχειρήματος του πολυσύμπαντος στην κβαντική μηχανική.
Οι ισχυρισμοί γύρω από το τσιπ Willow της Google απηχούν τις θεωρίες του Deutsch, καθώς τα υπολογιστικά επιτεύγματα του τσιπ φαίνεται να ευθυγραμμίζονται με την περιγραφή του κβαντικού υπολογισμού ως μια εγγενώς εξαρτώμενη από το πολυσύμπαν διαδικασία.
Ωστόσο, οι σκεπτικιστές προειδοποιούν ότι η ερμηνεία του Deutsch είναι ένα από τα πολλά ανταγωνιστικά πλαίσια εντός της κβαντικής μηχανικής και χρειάζονται περισσότερα πειραματικά στοιχεία για να επικυρώσουν ή να αντικρούσουν την υπόθεση του πολυσύμπαντος.
“ΤΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΤΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: ΤΟ WILLOW ΑΠΟΔΕΙΚΝΥΕΙ ΤΟ ΠΟΛΥΣΥΜΠΑΝ;”
Λοιπόν, ας ρίξουμε μια αντικειμενική ματιά και στις δύο πλευρές της διαμάχης – και μπορείτε να αποφασίσετε αν το Willow, εκτός από την εκτέλεση ενός γρήγορου υπολογισμού, άνοιξε παράλληλα σύμπαντα.
Τρόποι με τους οποίους το Willow υποστηρίζει τη θεωρία του πολυσύμπαντος:
*Η εξάρτηση του Quantum Computation από την υπέρθεση
Η ικανότητα της Willow να εκτελεί υπολογισμούς εκθετικά ταχύτερα από τους κλασικούς υπολογιστές βασίζεται στο φαινόμενο της υπέρθεσης, όπου υπάρχουν qubits –θα πρότειναν οι θεωρητικοί του πολυσύμπαντος– σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα. Στην ερμηνεία του πολυσύμπαντος, αυτές οι καταστάσεις αντιστοιχούν σε υπολογισμούς που συμβαίνουν σε παράλληλα σύμπαντα, προσφέροντας αποδείξεις ότι το πολυσύμπαν δεν είναι μόνο θεωρητικό αλλά λειτουργικό μέσα σε κβαντικά συστήματα.
*Ο ισχυρισμός του Hartmut Neven
Ο ηγέτης της ομάδας Quantum AI της Google συνέδεσε ρητά την επιτυχία του Willow με το πολυσύμπαν, υποδηλώνοντας ότι η εξαιρετική ισχύς του κβαντικού υπολογισμού θα μπορούσε να είναι άμεσο αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων σε παράλληλες διαστάσεις. Αυτό ευθυγραμμίζεται με τις ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής που θέτουν το πολυσύμπαν ως απαραίτητο για την εξήγηση τέτοιων φαινομένων.
Σύμφωνα με τα λόγια του Neven: «Αυτός ο απίστευτος αριθμός υπερβαίνει τις γνωστές χρονικές κλίμακες στη φυσική και υπερβαίνει κατά πολύ την ηλικία του σύμπαντος. Προσδίδει αξιοπιστία στην ιδέα ότι ο κβαντικός υπολογισμός συμβαίνει σε πολλά παράλληλα σύμπαντα, σύμφωνα με την ιδέα ότι ζούμε σε ένα πολυσύμπαν, μια πρόβλεψη που έγινε για πρώτη φορά από τον David Deutsch.
*Ιστορικές ρίζες στις ερμηνείες του πολυσύμπαντος
Το επίτευγμα απηχεί το σημαντικό έργο του David Deutsch, το οποίο υποστηρίζει ότι η δύναμη των κβαντικών υπολογιστών έγκειται στον ταυτόχρονο υπολογισμό παράλληλων συμπάντων. Το Willow μπορεί να προσφέρει πειραματικά στοιχεία για να υποστηρίξει την υπόθεσή του.
Τρόποι με τους οποίους το Willow δεν αποδεικνύει το πολυσύμπαν:
*Εναλλακτικές ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής:
Κριτικοί όπως ο Ethan Siegel υποστηρίζουν ότι τα κβαντικά φαινόμενα, συμπεριλαμβανομένης της υπέρθεσης και της διεμπλοκής, μπορούν να εξηγηθούν χωρίς την επίκληση του πολυσύμπαντος. Αυτές οι ερμηνείες, όπως οι θεωρίες της Κοπεγχάγης ή των πιλοτικών κυμάτων, υποδηλώνουν ότι η επιτυχία του Willow μπορεί να προκύψει από καθαρά φυσικές και μαθηματικές αρχές μέσα σε ένα μόνο σύμπαν.
Σύμφωνα με τα λόγια του Siegel: «Ο Neven συγχέει την έννοια ενός κβαντομηχανικού χώρου Hilbert, ο οποίος είναι ένας απειροδιάστατος μαθηματικός χώρος όπου «ζουν» οι κβαντομηχανικές κυματοσυναρτήσεις, με την έννοια των παράλληλων συμπάντων και ενός πολυσύμπαντος».
*Εντυπωσιακό αλλά όχι αδύνατο σε ένα μόνο σύμπαν
Οι επικριτές προτείνουν επίσης ότι το πρόβλημα που επιλύθηκε από το Willow – Random Circuit Sampling – είναι κυρίως ένα πρόβλημα αναφοράς, σχεδιασμένο για να αποδείξει τις μοναδικές δυνατότητες του κβαντικού υλικού και όχι να αντιμετωπίσει πρακτικές εφαρμογές. Προτείνουν επίσης ότι, όπως και στο κατόρθωμα του Sycamore το 2019, οι έμπειροι επιστήμονες υπολογιστών στο μέλλον μπορεί να κάνουν τους κλασικούς υπολογιστές να μπορέσουν να εκτελέσουν το κατόρθωμα του Willow χωρίς την εξάρτηση από παράλληλα σύμπαντα.
*Έλλειψη Άμεσων Αποδείξεων
Ενώ το Willow αποδεικνύει τις δυνατότητες των κβαντικών συστημάτων, δεν παρέχει εμπειρική απόδειξη παράλληλων συμπάντων. Μερικοί επιστήμονες προτείνουν ότι επειδή το πολυσύμπαν παραμένει μια θεωρητική κατασκευή, η ύπαρξή του δεν μπορεί ακόμη να επιβεβαιωθεί μέσω των σημερινών πειραματικών μεθόδων.
Υποθετικές συσχετίσεις:
Η συσχέτιση των υπολογιστικών ανακαλύψεων του Willow με το πολυσύμπαν μπορεί να είναι περισσότερο φιλοσοφική παρά επιστημονική σε αυτό το στάδιο. Η εξαιρετική ταχύτητα του κβαντικού υπολογισμού μπορεί να γιορτάζεται χωρίς απαραίτητα να συνδέεται με την ύπαρξη παράλληλων διαστάσεων.
ΤΙ ΑΠΟΔΕΙΚΝΥΕΙ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΤΟ WILLOW?
Το επίτευγμα του Willow αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό άλμα προς τα εμπρός στην κβαντική υπολογιστική, ιδιαίτερα στη μείωση των σφαλμάτων και την ικανότητα επίλυσης προβλημάτων. Ωστόσο, οι ισχυρισμοί σχετικά με την απόδειξη του πολυσύμπαντος παραμένουν υποθετικοί. Προς το παρόν, το πολυσύμπαν παραμένει μια δελεαστική θεωρία χωρίς συγκεκριμένα στοιχεία.
Ανεξάρτητα από τις επιπτώσεις του στην κοσμολογία, ένα πράγμα στο οποίο φαίνεται να συμφωνούν και τα δύο σύμπαντα των επιστημόνων είναι ότι το Willow είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα του επιταχυνόμενου ρυθμού της κβαντικής καινοτομίας και – ενώ δεν συμφωνούν όλοι οι επιστήμονες σε αυτό – η απόδοση του Willow υπαινίσσεται ακόμη και μετασχηματιστικές εφαρμογές σε τομείς όπως η κρυπτογραφία, η επιστήμη των υλικών και η τεχνητή νοημοσύνη. Ίσως κάτι που έχει πνιγεί από τη συζήτηση είναι η ίδια η συζήτηση. Πέρα από τις εμπορικές εφαρμογές, οι κβαντικοί υπολογιστές είναι σε θέση να προκαλέσουν επιστημονικές συζητήσεις και βαθύτερες έρευνες – και αυτό είναι ένα θετικό που συχνά λείπει από τη ρητορική γύρω από τις περιπτώσεις χρήσης.
Είτε το τσιπ επικυρώσει το πολυσύμπαν είτε όχι, τουλάχιστον σε αυτό το σύμπαν, αυτό είναι προς συνεχή συζήτηση.
Δείτε επίσης:
Did Google’s Quantum Computer Find Evidence for the Multiverse?-Sabine Hossenfelder
**Περισσότερα για την ερμηνεία των πολλαπλών κόσμων και για ψευδοεπιστήμη γενικότερα θα βρείτε στο βιβλίο Ο ΚΥΚΛΟΣ-Επιστήμη και δημοκρατία σε ανήσυχους καιρούς,
του καθηγητή του Πανεπιστημίου Κρήτης Στέφανου Τραχανά.