VLADAVINA KVANTA I KVANTNOG KOMPJUTERA

VLADAVINA KVANTA I KVANTNOG KOMPJUTERA

Početak 3. decenije 21. veka nastupa era vladavine kvanta i kvantnog kompjutera a završeva se era klasičnog kompjutera zasnovanog na čipovima i tranzistorima.

Dobro došli u novu eru kvanta i moćnog kvantnog kompjutera. Kvant je, u odnosu na elektrone, čipove i tranzistore, misteriozna čestica. Da bi razumeli svet kvanta i funkcionisanje budućeg moćnog kvantnog kompjutera, mi moramo zaboraviti dosadašnja i naučiti nova pravila. To je, uključujući i budući kvantni kompjuter, različit svet koji ima svoja različita ravila, pravila verovatnoće koja gube smisao u našem svakodnevnom životu.

Ričard Fajnmen (Richard Feynman) najveći fizičar svoje generacije, rekao je o kvantnoj teoriji "Nemoguće je objasniti ni na jeadan poznati način".  A šta je sa kvantnim kompjuterom, objasnićemo kasnije. Kvantna teorija  ili mehanika je mnogo više nego ziagonetna.

Ričard Fajnmen
David Dojč, (David Deutsch) atomski fizičar Oksford Univerziteta, rođen u Haifi (Izrael), kaže: "Naš univaerzum je samo jedan od nogih  povezanih u multiverze pomoću zapanjujućih fenomena kvantnog sveta. Takav pogled na stvarnost može sadržavati budučnost kompjuterizacije. Za sada ne postoji, osim kvanta, druga mogućnost za konstrukciju budćeg kompjutera i kompjuterizacije uopšte.

David Dojč

Sve veći broj fizičara, uključujući i mene, smatra da ono što mi zovemo uneverzum tj. prostor sa celom materijom i energijom koju sadrži, nije cela stvarnost.. Prema kvantnoj teoriji - najdubljoj teoriji koju poznaju fizičari, naš univerzum je samo privlačna površina većeg univerzuma tj. visoko strukturiranog kontinuuma mnoštva univerzuma.

Sve u našim univerzima -- uključujući vas i mene, svaki atom i svaka galaksija -- ima duplikat  u tim drugima univerzama. Neki duplikati su na istim mestima kao što su u našim univerzama, dok su drugi na različitim mestima. Nakei imaju različite oblike ili su postavljeni na različite načine; neki su tako različiti da ne zavređuju  naziv duplikat. Oni su univerzi u kojima dati objekt u našim univerzima nemaju duplikate -- uključujući univerze u kojima ja nikad nisam bio rođen i ovaj članak ste napisali vi umesto mene.

Kvantna interferencija (šumovi, smetnje) je način održavanja sveukupnog poretka. Bez kvantne interferencije elektroni bi skakali u atomsko jezgro razarajući svaki atom doslovno u bljesku. Čvrsta materija bi bila nestabilna i fenomen biološke evolucije i ljudskog razmišljanja bio bi nemoguć. Kao što ću objasniti, kaže David Dojč, kvantum intereferencija je ono što omogućuje naš dokaz o postojanju multiverza.
Putem kvantne interferencije (šumova, smetnji) svaki delić u našem univerzumu može biti utican od svog duplikata . Šta mi vidimo kao pojedini subatomski delić jeste stvarno proširenje strukture transuniverza, obuhvatajući širok prostor multiverza. Premda mi ne možemo videti delove tih struktura, koje su van našeg univerzuma, mi možemo dokazati njihovo prisustvo putem eksperimentalnih dokaza. Možda većina kresnuća ( od kresnuti) tj. eksperimenata  povlači za sobom kvantne kompjutere - mašine, sredstva, koje imaju saradnju sa obližnjim univerziama za kreiranje(izradu) upotrebljive kompjuterizacaije.
Osim kvanta za sada nema bliže čestice koja bi zamenila sadašnju skoro dotrajalu kompjutersku tehnologiju.
Kako to oni čine?  Dok konvencionalni ne-kvantni kompjuteri izvršavaju račinske radnje pomoću fundamentalih delića zvanih  bit-ovi, koji mogu biti vrednosno 0 ili 1, kvantni kompjutri upotreblljavaju kvantne bit-ove ili kubit-ove (quebits). Jedan kubit može predstavljati oboje: 0 ili 1, ali njihova vrednost može biti varijaabilna od univerzuma do univerzuma.
Stoga u vremenu koje traba konvencionalni kompjuter za izvođenje date operacije, kvantni kompjuter , sa svojim duplikatom u drugim univrzama, može izvesti mnogo takvih operacija. Pojedinačno svaka od njih može oblikovati različite delove složene računske radnje istovremeno.Upotrebom kvantne interferencije (smetnji), kompjuteri u našem univerzumu mogu kombinovati svoje rezulate sa rezultatima svoih duplikata u druigim univerzama da dobiju konačni odgovor.
Nisu sve vrste kompjuterizacije u stanju da budu rezrešene u univerzama na taj način. Unutar jednog univerzuma mi smo slobodni da promešamo informacije od mesta do mesta i izvršimo bilo koje logičke operaacaije, ali u multiverzi stvari nisu tako pogodne.
Kvantni kompjuteri, pored toga, nude fundamentalno nove sposobnosti, uključujući apsolutno sigurne metode komuniciranja, načine probijanja najboljih sada postojećih šifri (zaštita) i naizgled čudnih algoritama za rešavanje matematičkih problema koje je sada nemoguće rešavati.
"Duboko plavo", IBM-ov šahovski kompjuter, kao  primer, najmoćniji kompjuter svog vremena, mogao je ispitati oko 200 miliona šah-pozicija u sekundi u čemu je učestvovalo 256 procesora (pobeda nad tadašnjim svetskim prvakom Garijem Kasparovom).
Kvantni kompjuter koristeći algoritam koji je otkio Lov Grover u AT&T's Bel  laboratoriji u Nju Džersiju, mogao bi deklasirati "Duboko plavo"deleći posao sa više univerza.. Grover je pokazao da, ako bi bilo vremena da se istraži samo običan jednostrani N zadatak upotrebom konvencionalnog kompjutera u jednom univerzumu, njegov algoritam koristeći multiverze mogao bi istražiti totalni N u istom vremenu. Tako samo jedan quantni procesor sa istim vremenom mogao bi ispitati jedan trilion šah pozicija u jednoj sekundi --- i u dve sukunde četiri miliona, u tri sekunde devet triliona i tako dalje.
Istraživači širom sveta su sada u trci izgradnje prvog praktičnog kvantnog kompjutera. Sadašnji stepen razvoja je skroman i poseduje kapacitet od samo pregršt kubit-a, ali nagoveštava mogućnosti koje postojeći kompjuteri ne mogu dostići.
Ali za tačno objašnjenje, kako će raditi kvantni kompjuteri neophodnan je jedan oblik jezika multiverza. Tako, kvantni kompjuteri pribavljaju neoboriv dokaz  da je multiverza stvarnost. Jedan posebno ubedljiv argument dolazi od kvantnih algoritama - daleko moćnijih od Grover-ovih, koji vrše proračune više posredno i prema kojima jedan kvantni algoritam može izvršiti više računskih operacija nego što ima atoma u vidljivom univerzumu.
Ako kvantni kompjuter prezentuje rezltat (output) takve kompjuterizacije, mi ćemo znati da takvi posredovani rezultati mora da su proračunati ( kompjuterizovani) negde tamo jer su dužni iskazati pravi (tačan) odgovor. Tako ja (David Dojč) objavljujem taj izazov onima kojo još naginju verovanju u svet jednog univerzuma. Pitanje (izazov) je: Ako je univerzum koji mi vidimo oko nas sve što postoji, gde se onda formiraju kvantne komjuterizacaije? 
David Dojč zastupa već  rasprostranjenu kvantnu teoriju o multipliciranom broju mniverza. To dokazuje jednostavan eksperiment koji involvira delić svetlosti prolazeću kroz otvore mikropregrada u kojima se od jedne čestice pojavaljuje više njih  Ali, šta to znači za stvaranost u kojoj mi živomo? Prema Dejvidu  Dojču to vodi do neizbežnog zaključka o postojanju bezbroj paralelnih univerza sa našim univerzumom.
Dojč smatra da je najzad vreme da se naučnici suoče sa punim implikacijama kvantne teorije, jer, nakon svega, celi smisao nauke je da pruži pomoć u razumevanju sveta u kome živimo.
Dojč tvrdi da kvant i kvantna kompjutacija - disciplina i kojoj je on inicijalni mislilac, ima potencijal za izgradnju kompjutera koji imaju sve osobine kvanta i stvaraju svoje duplikate u paralelnim univerzumima, što bi , između ostalog, omogućilo i stvaranje veštačke inteligencije. Isto tako, kvantni kompjuter bi omogućio putovanje kroz vremena u prošlost i budućnost, ali ne u smislu naučne fantastike i samo u jednom pravcu bez  povaratka.
Paralelne univerze nisu više izmišlotinja naše mašte. Oni su tako realni da ih možemo dosegnuti i dotaći i cak koristiti ih i menjati nas svet. Zašto verovati u nešto tako neobično? Zato što to može objasniti jednu od najvećih misterija a to je, zašto se svet atoma ponaša tako različito od naše svakodnevnice?

Teorija koja opisuje atome i njihove konstituente je kvantna mehanika. Ona je visoko uspešna i dovela je do kompjutera, lasera i nuklearnih reaktora i ona nam govori zašto sunce sja i zašto je tlo ispod nas čvrsto. Ali kvantna teorija govori nam i nešto vrlo zbunjujuće o atomima i njima sličnim kao što su: kvanti mogu biti istovremeno na mnogim mestima. Ali to nije baš luda teorija. Ona ima vidljive posledice, a to su interaaktivni multiverzi.
Ali, kako to da atomi mogu biti na više mesta istovremeno, a velike stvari izlaze iz tog poretka: tabli, drveća i olovki) i ne mogu biti istovremeno na više mesta? Odgovor: Pomirenje (pravnanje) različitosti između mikroskopije i makroskopije tj.između mikro i makrosveta je centralni problem kvantne teorije.
Rešenja tj. pomirenja različitosti nudi tumačenje o više svetova (univerza). Tu ideju prvi je lansirao 1957. godine postidlomac Hju Everet (Hugh Everett) na Univerzitetu Prinseton (Princeton - USA). Prema kvantnoj teoriji o više svetova, ova teorija nije u skaldu sa atomima. Međutim, svet tabli je potpuni ista kao svet atoma pod uslovom da i table mogu biti na mnogo mesta istovemeno. Ali, do sada niko nikada nije video tako šizofrenu tablu. Pašta je onda u pitanju?

Hju Evert

Ideja ili stvar je takva, ako vi posmatrate jednu tablu koja je istovremeno na dva mesta, tu su, dakle, dve verzije vas samih i to jedna koja vidi tablu na jednom mestu i druga verzija koja to vidi na drugom mestu.
Konsekvence (posledice) su značajne. Za svaku fizičku mogućnost mora postojati jedan univerzum. Tako postoje Zemlje kao nebeska tela na kojima vladaju nacisti za vreme Drugog svetskog rata, pa onda gde se Merlin Monro (Marilyn Monroe) udala za Einštajna (Einstein) i gde su dinosaurusi preživeli i razvili se u inteligentna bića i čitaju časopis "New Scientist" (Novi naučnik). To sve izgleda nemoguće i neobjašnjivo, ali u teoriji i vladavini kvanta sve je moguće. Mi se krećemo ka toj vladavini i videćemo šta je to.
Ali, više svetova nije jedaina interpretacija (timačenje) kvantne teorije. Fizičari mogu birati  između pola tuceta tumačenja koji u svim razumljivim eksperimentima predskazuju identične rezultate.
Dojč (Deutscah) ih sve odbacuje: "Neku su samo brbljanje kao Kopenhagenška interpretacija", kaže on - a ostatak su upravo varijacaije teme više svetova.
Na primer, prema Kpenhagenskoj interpretaciji, akt psomatranja traži široku skalu objekata kao što je i detekor delića. Za ostalo se očekuje interakcija sa nekom vrstom svesnog bića, Ali gde je to biće?
Zlo je, kaže Dojč (Deutsc), da u takvoj interpretaciji, kao što je napred rečeno, morate izbeći ideje logike i stvarnosti. Pre opservacije i merenja atomi nemaju rsealne pozicije. Prema Dojču (Deutsc), cela stvar je misteriozno izbacivanje iz napših ruku kao i poruka, da su tu neke stvari zagonetne i da nam nije dozvoljeno da i njima išta znamo. To je prava osobina kvanta od koga se gradi kompjuter za treću deceniju ovog veka.
Neke interpretacije pokušavaju dati stvarnost mikroskopskog sveta, ali one su sve izmenjene (prerušene) verzije ideje više svetov, kaže Dojč (Deutsch). Zastupnici te ideje spotakli su se unazad da bi govorili na temu vuše svetova tako da se oni pojavljuju kao da ih nema.
U tu kategoriju Dojč uključuje i "pilot-talasnu" interpretaciju Davida Boma David Bohm). Ideja Boma je da kvantni talas vodi čestice duž njihovih trajektora (putanja). Jer, čudni oblik pilot-talasa može biti upotrebljen za objašnjenje svih neobičnih ponašanja kvanta kao što se obrasci interferencije (smetnji). Efektivno, kaže Dojč ,Bomov pojedinačni univaerzum okuplja jedan kolosek (žleb) u jednu funkciju jednog neizmerno složaenog multidimenzionalnog talasa. Dakle, kvant je sve bizarniji.
Pitanje, koje teoretičatri pilot-talasa moraju postaviti, glasi: Šta su nezauzeti utori (koloseci)?, kaže Dojč i nastavlja: "Nije dobro govoriti da su oni samo teorijski i da fizički ne postoje za njihovu neprekidnu vrevu i za zauzete koloseke kojima utiču na svoje putanje. Šta je stvarnost o kojoj je ovde reć, jesu paralelni univerzi u stanju kategoričkog poricanja.

Dejvid Bom

Napred i nazad: Druga promenjena teorija više svetova, kaže Dojč, je transakcijska (poslovna) interpretacija Džona Kramera (John Cramer) u kojoj se infromacije kreću natrag i napred kroz vreme. Ako izmearite poziciju jednog atoma (kvanta), on šalje poruku svom prethodnom sebi da prema tome promeni svoju putanju.

Džon Kramer

Sposobnost kvanta denonstrira mogućnosti budućeg kvantnog kompjutera. Što je kvantni sistem kompleksniji to je eksplozivniji broj informacija (poruka). Uskoro, kaže Dojč, broj poruka postaje većio nego što ima čestica u kosmosu. Puna kvantna evolucija jednog sistema je toliko velika koliko kosmos sadrži određenog eksponencijalno velikog broja klasičnih procesa od koji  svaki sadrži informaciju za opis celog univerzuma. Tak, ideja Kramera jača multiverzum prema (na) vama, kaže Dojč.. 
To je isto sa drugim interpretacvijama, kaže Dojč: "Kvantna teorija ne ostavlja nikakvu sumnju da ostali univerzi postoje u tačno istom smislu  u kome postoji univerzum koj mi vidimo" i dadaje: "T o nije stvar interpretacije. To je logička konsekvenca kvantne taeorije".
Jedan mnogo legitimniji prigovor je da je teorija  "Više svetova" maglovita i nema čvrstu matematičku osnovu. Zagovornici govore o multiverzumu kao o gomili univerzuma. Kritičari ističu da to ne može titi da se jednostavni kvantni fenomen pojavi precizno zato što su univerzumi interaktivni: "Šta je potrebno-  jeste precizni matematički model", kaže Dojč i time protivreči samom sebi. Ali, ipak on je napravio taj model.
 Jedna grupa fizičara ne slaže se sa dojčom. Oni kažu, ključ modela Dojča zvuči čudno. On tretira multiverzum kao da je to kvantni kompjuter. Kvantni kompjuterikoriste nepoznanice kvantnog sistema- njegovu sposobnost da bude u više stanja istovremeno da bi radio izvesne vrste proračuna  čudno velikom brzinom. Na primer, kvantni kmpjuteri mogu brzo istražiti baze podataka koje bi obični kompjuter izradio  u toku života jednog univerzuma.
1985. godine Dojč je tvrdio  jedna takva mašina može simulitati svaki shvatljiv kvantni sistem a to uključuje i sam univerzum. .Tako, za rad izvan bazične strukture multiverza, sve što treba činiti je analiza   je analiza  opšte kvantne kalkulacie. Set svih programa koji se mogu sprovoditi na kvantnom kompjuteru uključuje programe koji bi simulitali multiverze, kaže Dojč. Tako, mi ne bi smeli uključiti nijedan detalj zvezde i galakcija realnog univerzuma nego možemo samo analizirati kvantne kompjutere i gladati kako protiču informacije u njima.
Ako bi informacija mogla teći mirno od jednog dela multiverza ka drugom,  mi bi živeli u jednom haotičnom svetu gde bi se sve mogućnosti preplitale. Mi bi stvarno videli dve table istovremeno i loše, sve zamislivo bi se dešaavalo svugde i istovremeno.
Dojč je pronašao da skoro celo vrema informacije teku unutar malih delića kvantnog proračuna a ne između  takvih delića. Ti delići, kaže on,  su odvojeni univerzi. Oni se osećaju odvojeno u autonomno jer sve te informacije koje primamo nišim čulima dolalze iz jednog univerzouma.
Filozof Oksaord univerziteta Mihael Lokvud osporava Dojča: "Mi nemožemo gledati sa strane kroz multiverzum, ne više nego što možemo zaviriti u budućnost. Ponekad univerzi u modelu Dojča  pojavljuju se odvojeno, lokalno i prolazno i onda se opet spljošte natgrag u jedno. To je razlog kvantne inertferencije (smetnje) koja je koren svega od eksperimenta dva otvora do osnovne strukture atoma.
I ostali fizičari su još uvek uzdržani na ono što Dojč govori. Anton Cajlinger sa Bečkog univerziteta ostaje neubeđen: "Multiverzum tumačenje nije jedino moguće i čak nije ni najjednostavnije", kaže on. Cajlinger, umesto toga koristi teoriju informacija da dođe do vrlo različitog zaključka. On smatra da kvantna teorija dolazi od manjka informacija koje mi dobijamo izvan premeravanja  (kvanta).
Zašto fizičari ne rado prihvataju teoriju više svetova (multiverza). Dojč okrivljuje za tologički pozitivizam tj stav da nauka samu sebe može potvrditi samo objektima koji se mogu dokazati, Jer, u 20. veku logički pozitivisti čak su negirali postojanje atoma sve dok to nije postalo pčigledno (dokazano) putem mikroskopa.
Postojanje multiverza je, prema Dojču, isto tako neporecivo: "Po opštem priznaju ono je indiraktno", kaže on: "Ali onda ni možemo pronaći osnovne čestice (kvarke) takođe samo indirektno. Dokaz da postoje drugi univerzi je, u najmanju ruku toliko snažan koliko  je snažan i dokaz osnovnih čestica.
Možda će skeptici biti uvereni putem praktične demonstracije multiverza. A Dojč misli da zna kako možemo desegnutsi spoljašnost i  oblikovati multiverzum. Međutim, izgradnja kvantnog kompjutera neće se desiti  pre početka 3. decenije ovog veka.
"Jednog dana biće konstruisan kvantni kompjuter koji može činiti više simultanih (istovremenih) kalkulacija (proračuna) nego što  ima čestica u univerzumu", kaže Dojč. Pošto ovaj univerzum, kao što mi vidimo, oskudeva u resursima  kompjutizacije da bi vršio proračune tamo gde se oni stvarno sprovode, proračuni migu biti samo u drugim univerzama, kaže on, a ne u našem. Kvantni kompjuteri če učestovati u operacijama sa ogronmim brojem sopstvenih verzija kroz multiverze. To znači da će sposobost i kapacaitet kvantnih kompjutera biti takoreći neograničena.
Zamislite da imate kvantni kompjuter izadate mu problem. Šta se dešava je da se on rasparča od ovog univerzuma u ogroman broj verzija vašeg kompjutera u svoje sopstvene odvojene lokalne univerze i radi na paralelnim obalama problema. U rascepu sekundu nakon toga, paket (skup) univerza prekombinuje se u jedan i udruže se da pruže odgovor koji iskrsne na vašem ektanu. "Kvantni kompjuteru su prve humanoidne mašine koje su ljudi ikad knstruisali da bi direktno koristili multiverze", kaže Dojč ( napomena: izrada kvanntog kompjutera je tek u toku).
Početni, trenutno dosad najveći kvantni kompjuteri (sa samo nekoliko kvanta) mogu raditi svoj posao na samo oko šest bit-ova informacije. Dojč kaže da oni koriste svoje kopije u 26 univerza odnosno 64 kopije. To je vrlo malo.
Pošto su proračunski dometi sadašnjih kvantnih kompjutera još u povoju (vrlo slabašni), ljudi mogu ignorisati multiverze. "Ali nešto će se desiti kada broj paralelnih proračuna postane vrlo veliki", kaže Dojč. Ako je broj 64, ljudi mogu zatvoriti svoje oči, ali ako je broj 1064, oni to više neće moći činiti.
Šta bi značilo za mene i za vas da znamo da pstojiv nepojmljivo mnogo mene i vas koji žive izvan svih mogućih istorija (statistika). Nasravno, nema svrhe išta pokušavati bolje od onoga što proizđe. Mi možemo takođe biti u krevetu ili u pokušaju samoubistva.