Dzięki tegorocznym noblistom z fizyki komputery zyskają świadomość. I staną się tak skomplikowane, że już nigdy za nimi nie nadążymy. Czy jesteście tego świadomi?
Serge Haroche z Collège de France i Ecole Normale Supérieure w Paryżu oraz David J. Wineland z Uniwersytetu w Kolorado otrzymali tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki za badania, które pozwolą nam używać zjawisk fizyki kwantowej dla celów człowieka.
– Gdy dowiedziałem się, że dostaliśmy nagrodę, aż usiadłem na ławce z wrażenia – zwierzał się na gorąco Haroche.
Mam jednak wrażenie, że na tych starych wyjadaczach żadnego wrażenia nie robią już zjawiska kwantowe – fenomeny tak szalone, że nawet Einsteina przyprawiały o ciarki.
Ugryzienia na odległość
Bo co byście powiedzieli, gdyby dwa jabłka z miski na waszym stole zmieniały kolor zależnie od tego, które najpierw weźmiecie do ręki? Bierzecie czerwone – drugie staje się zielone, bierzecie zielone – drugie staje się czerwone. A do tego jeszcze gryziecie jedno jabłko, a drugie, które spadło pod stół, nagle też ma ślady waszych zębów? W podobny sposób działa splątanie kwantowe, zjawisko fizyczne, które powoduje, że dwie cząsteczki raz zetknięte ze sobą odtąd wpływają na siebie niezależnie od odległości. Einstein nie mógł się temu nadziwić.
Tak „po prostu” jest?
Dlaczego tak się dzieje? Pytam ekspertów. Andrew Dzurak i Andrea Morello to australijscy naukowcy, którzy fizykę kwantową mają w małym palcu. Zapisali nawet na stanach kwantowych bit – czyli najmniejszą jednostkę używaną do zapisu informacji w komputerach.
Zapytałem ich, dlaczego w ogóle istnieją dziwaczne zjawiska kwantowe?
– Nie ma szans, żeby to intuicyjnie zrozumieć. Tak po prostu działa natura – mówi mi Andrew Dzurak. – Że tak naprawdę jest, i że to nie bajka udowodniły liczne eksperymenty. Ale pytanie „dlaczego” tak jest, to trochę jak pytanie, dlaczego istnieje plus i minus. Tak po prostu skonstruowana jest natura w swojej najmniejszej skali cząsteczek atomowych. Musimy się do tego przyzwyczaić.
Migoczące jabłka
Koniec, kropka. Musimy się przyzwyczaić, że fizyka zwykła (fizyka w skali dużych ludzi) i fizyka kwantowa (fizyka w skali niewyobrażalnie małych cząstek) to dwa różne światy. W tym zwykłym świecie jabłko, które widzimy jako całe zielone raczej takim pozostanie. Ale w świecie kwantowym jabłko dla ciebie jest zielone, a dla kogoś innego czerwone. W tym samym momencie. A naprawdę jest takie i takie! Non-stop zmienia kolor, tak dziwacznie i dramatycznie szybko, że twoje spojrzenie tylko na moment „wywołuje” jedną z barw.
Zapamiętajcie chociaż historię z migającymi jabłkami – bo tak działa superpozycja kwantowa, zjawisko, które powoduje, że cząstka może być w wielu stanach i miejscach naraz. Dzięki temu zjawisku komputer przemówi ludzkim głosem. Kiedy?
Jestem, który liczę
Aby komputer musi zyskał świadomość musi nauczyć się typowo ludzkich zachowań, w stylu rozpoznanie siebie i stwierdzenie: „O, jestem kimś odrębnym od otoczenia”, albo samodzielne rozwiązanie nowego problemu bez niczyjej pomocy.
Wielu naukowców myśli dziś, że komputer jest trochę jak mózg – im bardziej skomplikowany, im więcej jest w stanie przeanalizować, tym jest lepszy. Ci naukowcy uważają, że im większa moc obliczeniowa, tym większa szansa na to, że kiedyś zrodzi się w komputerze – oczywiście z delikatną pomocą człowieka – świadomość. Skoro małe móżdżki (czyli ryby i gady) nie mają świadomości, ale wielkie i sprawne mózgi (czyli małpy i ludzie) wykazują świadome zachowania, to trzeba rozbudować mózg komputera. Żeby liczył więcej i szybciej.
Fontanna zer i jedynek
Tylko że dzisiejsze komputery są powolne. Wykonują operację jedna po drugiej – gdy skończą jedną, zaczynają następną. A każdą zapisują mozolnie jako 0 lub 1. Bo dzisiejsze komputery wykorzystują zjawiska tradycyjnej fizyki.
Ale czy pamiętacie historię z migającymi jabłkami, które mogą być zielone i czerwone równocześnie? Zapiszmy zieleń jako 1 i czerwień jako 0 – i mamy rewolucję. Komputery kwantowe zapisują 0 i 1 równocześnie. I nie ma już jednego ciągu operacji – jest ilość operacji nawet bliska nieskończoności! Komputer, który licząc coś krok po kroku potrzebuje na swoje zadanie miesiąc to nic w porównaniu z komputerem kwantowym, który licząc na stanach kwantowych poda wynik w sekundę.
Stary komputer w porównaniu z kwantowym to jak ciurkający kran w zestawieniu z fontanną.
Człowiek nie ogarnia
Gdybyśmy zamontowali taką fontannę zer i jedynek we wnętrzu komputera, z czasem liczyłby tak szybko, że nie nadążalibyśmy z analizą tego, co też tam przelicza. Po prostu na każdą sekundę jego analiz przypadałby miesiąc pracy profesorów pochylonych nad wyplutymi przez niego wynikami.
Rozumiecie? Dzięki superpozycji kwantowej liczyłby tak szybko, że z czasem ludzki mózg by nie ogarniał i nie potrafił nadążyć z interpretowaniem jego akcji. Przy tej prędkości obliczeń zerwany z łańcucha komputer mógłby zyskać świadomość – sam już by tworzył problemy, które by rozwiązywał, bez konieczności naszej ingerencji.
Zupełnie jak ciekawe świata dziecko, które rysuje patykiem po piasku. I uczy się.
Kiedy TO się stanie?
Według krótkiej opowieści Stanisława Lema „Golem XIV” taki komputer powstanie już w XXI wieku. Musicie ją przeczytać.
Andrew Dzurak mówi mi, że za 10-20 lat zbudujemy pierwsze komputery kwantowe, które rozwiążą problemy, przed którymi kapitulują najpotężniejsze istniejące dotychczas superkomputery. To będzie rok 2032. A technologia będzie ciągle udoskonalana – tym szybciej, im szybsza będzie prędkość komputerów.
Idźmy więc do przodu o kolejne 20 lat. 2052. Czy z tym okresem wiążą się jakieś daty?
Tak, jedną z nich podawał genialny naukowiec Isaac Newton.
Być może zyskanie świadomości przez kwantowy komputer przypadnie na rok 2054, kiedy to Isaac Newton przewidział początek końca świata.
Ale liczmy na to, że nie.
To znaczy, że Newton nie miał racji.