Google twierdzi, że uzyskał dostęp do równoległych wszechświatów. Oto jak tego dokonał

Google zaprezentował w ostatnich dniach Willow, swój najnowszy chip kwantowy, który mocą obliczeniową przewyższa każdy superkomputer stworzony przez ludzkość. Wydajność Willow jest faktycznie zdumiewająca. Chip wykonał obliczenia testowe w mniej niż 5 minut, co zajęłoby najszybszemu dzisiejszemu superkomputerowi 10^25 lat, czyli 10 septylionów lat. Jeśli chcielibyśmy zapisać tę liczbę cyframi, to jest to 10 000 000 000 000 000 000 000 000 lat.

Każdemu miłośnikowi fizyki zaświeciły się w tym momencie oczy. Koncepcja wieloświatów i wszechświatów równoległych nie jest nowa, ale potwierdzenie tej idei wydaje się niemożliwe. Samo stwierdzenie, że mogą być one wykorzystywane do obliczeń, brzmi raczej jak science fiction, ale skoro mówi o tym na poważnie tak znana osoba, jak Hartmut Neven, warto się temu przyjrzeć bliżej.

David Deutsch to brytyjski fizyk teoretyczny, pionier informatyki kwantowej i autor pierwszego algorytmu kwantowego.

W swojej książce z 1997 r. zatytułowanej The Fabric of Reality (Struktura Rzeczywistości), przedstawił hipotezę, że obliczenia wykonywane przez komputery kwantowe mogą korzystać z zasobów wielu równoległych wszechświatów. Ta wizja brzmi jak fantastyka, ale ma solidne podstawy w fizyce kwantowej.

Hipoteza wieloświatów zakłada, że nasz wszechświat nie jest jedyny. Istnieje nieskończona liczba równoległych wszechświatów, z których każdy rozwija się według innych scenariuszy. Ta koncepcja jest ściśle związana z interpretacją wieloświatów w mechanice kwantowej, znaną jako interpretacja Everetta. Według tej teorii każdy proces kwantowy prowadzi do podziału rzeczywistości na nowe wszechświaty.

Koncepcja wieloświatów, zaproponowana w 1957 r. przez Hugh Everetta III, to fascynująca teoria, która zmienia sposób, w jaki myślimy o rzeczywistości. Zgodnie z tą ideą, wszechświat nie jest jeden, ale jest ich nieskończona liczba.

Każda decyzja, każde zdarzenie – od rzutu monetą po wynik eksperymentu kwantowego – powoduje, że rzeczywistość "rozgałęzia się", tworząc alternatywne światy, w których różne wersje zdarzeń stają się rzeczywistością. To oznacza, że za każdym razem, gdy wybierasz między kawą a herbatą, powstaje wszechświat, w którym wybrałeś kawę, i inny, w którym sięgasz po herbatę.

Teoria Everetta była próbą rozwiązania problemów interpretacji kopenhaskiej mechaniki kwantowej. W klasycznym rozumieniu, cząstki subatomowe, jak elektrony czy fotony, mogą znajdować się w wielu stanach jednocześnie, dopóki ich nie zmierzymy – wtedy "wybierają" jeden stan.

Ale Everett twierdził, że pomiar nie zmusza cząstek do wyboru jednego stanu. Zamiast tego wszystkie możliwe stany istnieją równocześnie, ale w oddzielnych, równoległych rzeczywistościach. To pozwala uniknąć paradoksów, takich jak słynny kot Schrödingera, który w interpretacji kopenhaskiej jest jednocześnie żywy i martwy, dopóki nie zajrzymy do pudełka.

Co ta teoria oznacza dla nas, zwykłych ludzi? Jeśli Everett miał rację, istnieją wszechświaty, w których twoje życie potoczyło się zupełnie inaczej. Może zostałeś gwiazdą rocka, wybrałeś inną ścieżkę kariery albo po prostu dzisiaj założyłeś niebieską koszulę zamiast czerwonej.

Wieloświaty nie są jednak miejscami, które możemy odwiedzić – przynajmniej na razie. To bardziej matematyczna konstrukcja, która pomaga zrozumieć niezwykle złożoną naturę kwantowej rzeczywistości.

Choć nie wiemy, czy kiedykolwiek znajdziemy dowody na istnienie wieloświatów, sama idea inspiruje do myślenia o rzeczywistości w zupełnie nowy sposób – jako o czymś znacznie bardziej skomplikowanym, niż moglibyśmy sobie wyobrazić.

Oczywiście nasze wewnętrzne poczucie rzeczywistości może się w tym momencie buntować. Przecież nie czujemy i nie widzimy, że otaczający nas świat rozdziela się na dwie części, gdy podejmujemy decyzje. Hugh Everett III zwykł pytać w tym momencie, czy czujemy, że ziemia pędzi przez kosmos z ogromną prędkością?

Więcej o niezwykłej fizyce kwantowej przeczytasz na Spider's Web:

Wieloświat jest jedną z interpretacji mechaniki kwantowej, która zakłada, że ​​uniwersalna funkcja falowa jest obiektywnie rzeczywista i nie występuje kolaps funkcji falowej. Oznacza to, że wszystkie możliwe wyniki pomiarów kwantowych są fizycznie realizowane w różnych „światach”. Interpretacja ta postrzega czas jako drzewo o wielu gałęziach, w którym realizowany jest każdy możliwy wynik kwantowy. 

Kluczowym zjawiskiem w teorii wieloświatów jest zjawisko dekoherencji. Jest to jedno z najważniejszych zjawisk w przyrodzie, decydujące o tym jak wygląda nasza rzeczywistość. Wyjaśnia ono, dlaczego w naszym codziennym doświadczeniu nie zauważamy nakładania się alternatywnych rzeczywistości.

W skrócie dekoherencja opisuje proces, w którym układy kwantowe tracą swoją "kwantową magię", czyli zdolność do istnienia w stanach superpozycji, gdy wchodzą w interakcję z otoczeniem. Ta interakcja powoduje, że różne stany kwantowe stają się oddzielone od siebie i przestają się wzajemnie "widzieć". W kontekście wieloświatów dekoherencja wyjaśnia, dlaczego różne wszechświaty nie wpływają na siebie nawzajem.

W teorii wieloświatów dekoherencja jest mechanizmem, który "segreguje" różne wszechświaty. Gdy dochodzi do zdarzenia kwantowego, wszechświat rozgałęzia się na wiele wersji, a dekoherencja sprawia, że te wersje stają się od siebie niezależne. Na przykład, jeśli cząstka kwantowa może przebywać w dwóch miejscach jednocześnie, dekoherencja powoduje, że powstają dwa różne światy: w jednym cząstka jest w pierwszym miejscu, a w drugim – w drugim. Dzięki dekoherencji te dwa światy nie oddziałują ze sobą, co tłumaczy, dlaczego doświadczamy tylko jednej wersji rzeczywistości.

Dekoherencja ma ogromne znaczenie nie tylko w teorii wieloświatów, ale także w zrozumieniu przejścia między światem kwantowym a klasycznym. Wyjaśnia, dlaczego obiekty makroskopowe, takie jak ludzie czy planety, nie wykazują dziwnych właściwości kwantowych, mimo że są zbudowane z cząstek kwantowych.

Uzbrojeni w tę wiedzę, wrócić możemy do Google Willow oraz Davida Deutscha. Aby zrozumieć, co David Deutsch miał na myśli, mówiąc o wieloświatach, musimy przyjrzeć się działaniu komputerów kwantowych.

Kluczowym elementem ich funkcjonowania jest zjawisko superpozycji. W klasycznym komputerze bity mogą przyjmować wartość 0 lub 1. W komputerze kwantowym kubity (kwantowe bity) mogą znajdować się w superpozycji obu tych wartości jednocześnie. Dzięki temu komputer kwantowy może jednocześnie wykonywać wiele obliczeń.

Według Deutscha, kiedy komputer kwantowy wykonuje swoje obliczenia, w rzeczywistości korzysta z zasobów wielu równoległych wszechświatów. Każdy z tych wszechświatów rozważa jeden z możliwych wyników, a następnie wyniki te „kumulują się” w naszym wszechświecie, dając ostateczne rozwiązanie problemu.

To tłumaczyłoby, dlaczego komputery kwantowe są w stanie rozwiązywać zadania, które dla klasycznych komputerów byłyby praktycznie niewykonalne.

Teoria Deutscha ma ogromne implikacje dla naszego postrzegania rzeczywistości. Jeśli jest prawdziwa, to oznacza, że nasze doświadczenie jest tylko jednym z nieskończonej liczby możliwych doświadczeń. A komputery kwantowe, zamiast być zwykłymi maszynami do liczenia, stają się narzędziami do eksploracji multiwersum.

Oświadczenie Google wywołało w sieci ogromną dyskusję. Pojawić musiały się oczywiście także głosy krytyczne.

Dodaje ona, że "chociaż ogłoszenie jest imponujące z naukowego punktu widzenia, konsekwencje dla codziennego życia są zerowe. Szacunki mówią, że będziemy potrzebować około 1 mln kubitów do praktycznie użytecznych zastosowań i wciąż jesteśmy oddaleni od tego celu o około 1 mln kubitów." Google Willow dysponuje 105 kubitami.

Czy rzeczywiście żyjemy w nieskończonej liczbie wszechświatów? A może jest to jedynie narzędzie matematyczne, które pozwala nam lepiej zrozumieć naturę kwantów?

Jedno jest pewne: komputery kwantowe już teraz zmieniają świat technologii, a ich potencjał dopiero zaczynamy rozumieć. Jeśli Deutsch ma rację, to każda nowa generacja tych urządzeń będzie dosłownie "eksplorować" równoległe wszechświaty, aby dostarczać nam odpowiedzi na najbardziej skomplikowane pytania.