Το κβαντικό τσιπ που κάνει υπολογισμούς από άλλα σύμπαντα

Ζούμε σε ένα πολυσύμπαν; Το τελευταίο επίτευγμα της Google έχει «ξεσηκώσει» τον ενθουσιασμό της επιστημονικής κοινότητας για την εξέλιξη των κβαντικών υπολογιστών, αναζωπυρώνοντας παράλληλα τις συζητήσεις σχετικά με τις βαθύτερες επιπτώσεις της κβαντικής μηχανικής. Όπως η πιθανότητα ύπαρξης παράλληλων συμπάντων.

Μέχρι πριν από λίγο καιρό, ορισμένοι περίπλοκοι υπολογισμοί θα χρειάζονταν περισσότερα από 10 επτακισεκατομμύρια χρόνια για να ολοκληρωθούν. Αν θέλετε να το δείτε και σε πλήρη ανάλυση, ο αριθμός αποτυπώνεται ως εξής: 10.000.000.000.000.000.000.000.000 χρόνια. Είναι πολλά τα μηδενικά αναγνώστες και αναγνώστριες!

Ο αριθμός αυτός υπερβαίνει κατά πολύ την ηλικία του σύμπαντος, ενώ για την εκτέλεση των υπολογισμών θα έπρεπε να επιστρατευτεί ένας από τους ταχύτερους υπερυπολογιστές που υπάρχουν σήμερα.

Από την άλλη, στα τέλη του 2024 εμφανίστηκε το Willow, ένα υπερσύγχρονο κβαντικό τσιπ, το οποίο όπως ισχυρίζεται η Google, ολοκλήρωσε τους εν λόγω υπολογισμούς σε λιγότερο από πέντε λεπτά! Πώς το πέτυχε αυτό; Σύμφωνα με τον ιδρυτή και επικεφαλής της Google Quantum ΑΙ, Hartmut Neven, χάρη στην τεχνολογία του Willow ο κβαντικός υπολογισμός θα μπορούσε να συμβαίνει σε παράλληλα σύμπαντα!

Οι εκπληκτικές ιδιότητες των qubit

Ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή (του δικού μας σύμπαντος). Σε αντίθεση με τους κλασικούς υπολογιστές, η μνήμη των οποίων αποτελείται από bit που δύνανται να αναπαραστήσουν την τιμή 1 ή 0, οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν qubit, τα οποία βρίσκονται σε μία κατάσταση που ονομάζεται «υπέρθεση». Έτσι, την ίδια στιγμή μπορούν να αναπαραστήσουν την τιμή 1, 0 ή οποιαδήποτε υπέρθεση αυτών των 2.

Επιπρόσθετα, τα qubit μπορούν να είναι άρρηκτα συνδεδεμένα μεταξύ τους ως αποτέλεσμα ενός φαινομένου που ονομάζεται «κβαντική διεμπλοκή». Στην πράξη αυτό συνεπάγεται ότι μια σειρά από qubit μπορεί να αντιπροσωπεύει διαφορετικά πράγματα ταυτόχρονα.

Οι εκπληκτικές αυτές ιδιότητες επιτρέπουν στους κβαντικούς υπολογιστές να εξερευνούν έναν τεράστιο αριθμό πιθανοτήτων ταυτόχρονα, ενώ οι ψηφιακοί πρέπει να εκτελούν κάθε υπολογισμό ξεχωριστά. Ως αποτέλεσμα, έχουν τη δυνατότητα να επιλύουν προβλήματα που είναι απρόσιτα ακόμη και για τους ισχυρότερους κλασικούς υπερυπολογιστές που έχουμε σήμερα στη διάθεσή μας.

Αγώνας δρόμου για τη θεμελίωση των κβαντικών υπολογιστών

Εδώ και δεκαετίες, οι μεγαλύτερες τεχνολογικές εταιρείες επιδίδονται σε έναν αγώνα δρόμου για τη θεμελίωση των κβαντικών υπολογιστών που θα λύσουν πολύπλοκα προβλήματα σε τομείς όπως η βασική φυσική, η έρευνα και η ανάπτυξη νέων φαρμάκων, χημικών ουσιών και βιώσιμων λύσεων προς όφελός μας.

Ωστόσο, σημαντικό εμπόδιο στην αποτελεσματική λειτουργία τους στέκεται η εξαιρετικά εύθραυστη κατάσταση των qubit. Μέχρι που εμφανίστηκε το Willow, το οποίο περιλαμβάνει ιδιαίτερα εξελιγμένες τεχνικές διόρθωσης σφαλμάτων. Σύμφωνα με τους δημιουργούς του, επιδεικνύει μια αξιοσημείωτη ικανότητα να διατηρεί την ακεραιότητα των εκπληκτικών υποατομικών σωματιδίων που βρίσκονται στον πυρήνα των κβαντικών υπολογισμών. Και όχι μόνο!

Όπως υποστηρίζει ο επικεφαλής των ερευνών Hartmut Neven, οι συγκλονιστικές επιδόσεις του, υπερβαίνουν τα γνωστά χρονικά μεγέθη της (δικής μας) φυσικής καθώς και κατά πολύ την ηλικία του σύμπαντος. Κατά τον Neven το Willow ενισχύει την αξιοπιστία της θεωρίας ότι ζούμε σε ένα πολυσύμπαν, μιας και ο κβαντικός υπολογισμός φαίνεται να συμβαίνει σε πολλά παράλληλα σύμπαντα.

Ζούμε σε ένα πολυσύμπαν;

«Όσοι δεν σοκάρονται όταν έρχονται για πρώτη φορά σε επαφή με την κβαντική θεωρία δεν την έχουν καταλάβει»: Η δήλωση αυτή αποδίδεται στον Νιλς Μπορ, ο οποίος διατύπωσε την πρώτη κβαντική θεωρία του ατόμου. Δοκιμάζοντας τα όρια της αντίληψης μας, η κβαντομηχανική, η θεμελιώδης θεωρία που διέπει τη συμπεριφορά της ύλης και της ενέργειας σε ατομικό και υποατομικό επίπεδο, υποδηλώνει ότι ορισμένα φαινόμενα –όπως η κβαντική υπέρθεση– μπορεί να υπονοούν την ύπαρξη πολλαπλών συμπάντων.

Σε αυτά τα υποθετικά σύμπαντα, διαφορετικά αποτελέσματα κβαντικών γεγονότων θα μπορούσαν να συμβούν ταυτόχρονα. Η εν λόγω θεωρία αμφισβητήθηκε άμα τη εμφανίσει της και εξακολουθεί να αποτελεί πεδίο έντονων αντιπαραθέσεων. Ωστόσο, οι εξελίξεις στον κβαντικό υπολογισμό, όπως αυτές που επιδεικνύει το Willow, μας ωθούν να εξερευνήσουμε με νέα ματιά τον παράξενο και θαυμαστό κόσμο της κβαντομηχανικής. Να επαναξιολογήσουμε τις πιθανές επιπτώσεις της στην κατανόησή μας για την πραγματικότητα. Και ίσως να αναρωτηθούμε: Μήπως τελικά ζούμε σε ένα πολυσύμπαν;