🔍
A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose - YouTube
Channel: unknown
[0]
Μετάφραση: Nikolaos Benias
Επιμέλεια: Chryssa R. Takahashi
[12]
Ας παίξουμε ένα παιχνίδι.
[14]
Φανταστείτε ότι βρίσκεστε στο Λας Βέγκας,
[17]
σε ένα καζίνο,
[19]
και αποφασίζετε να παίξετε ένα παιχνίδι
σε έναν από τους υπολογιστές του καζίνο,
[23]
όπως θα μπορούσατε
να παίξετε πασιέντζα ή σκάκι.
[26]
Ο υπολογιστής μπορεί να κάνει
τις ίδιες κινήσεις όπως ένας άνθρωπος.
[30]
Αυτό είναι ένα παιχνίδι νομισμάτων.
[32]
Ξεκινά με ένα νόμισμα που δείχνει κορώνα
[35]
και ο υπολογιστής θα παίξει πρώτος.
[37]
Μπορεί να επιλέξει
να γυρίσει το κέρμα ή όχι,
[40]
αλλά δεν μπορείτε να δείτε το αποτέλεσμα.
[43]
Μετά, είναι η σειρά σας.
[44]
Μπορείτε επίσης να επιλέξετε
αν θα γυρίσετε το κέρμα ή όχι
[47]
χωρίς να αποκαλυφθεί η κίνησή σας
στον αντίπαλο, τον υπολογιστή.
[51]
Τέλος, ο υπολογιστής παίζει και πάλι,
και μπορεί να αναστρέψει το κέρμα ή όχι,
[55]
και μετά από αυτούς τους τρεις γύρους
[58]
το κέρμα αποκαλύπτεται.
[60]
Αν είναι κορώνα, ο υπολογιστής κερδίζει,
[63]
αν είναι γράμματα, κερδίζετε εσείς.
[66]
Είναι ένα αρκετά απλό παιχνίδι,
[67]
και αν όλοι παίζουν με ειλικρίνεια
και το κέρμα είναι δίκαιο,
[71]
τότε έχετε μια πιθανότητα 50 τοις εκατό
να κερδίσετε αυτό το παιχνίδι.
[75]
Και για να το επιβεβαιώσω,
[77]
ζήτησα στους μαθητές μου να παίξουν
το παιχνίδι στους υπολογιστές μας
[80]
και μετά από πολλές, πολλές προσπάθειες,
[82]
το ποσοστό νίκης κατέληξε να είναι
50 τοις εκατό ή σχεδόν 50 τοις εκατό,
[86]
όπως αναμενόταν.
[88]
Ακούγεται σαν ένα βαρετό παιχνίδι, σωστά;
[90]
Τι θα γινόταν αν παίζατε αυτό το παιχνίδι
σε έναν κβαντικό υπολογιστή;
[94]
Τα καζίνο του Λας Βέγκας
δεν έχουν κβαντικούς υπολογιστές,
[97]
απ' όσο γνωρίζω,
[99]
αλλά η IBM έχει δημιουργήσει
έναν λειτουργικό κβαντικό υπολογιστή.
[102]
Αυτός είναι.
[104]
Αλλά τι είναι ένας κβαντικός υπολογιστής;
[106]
Λοιπόν, η κβαντική φυσική περιγράφει
[109]
τη συμπεριφορά των ατόμων
και των θεμελιωδών σωματιδίων,
[113]
όπως τα ηλεκτρόνια και τα φωτόνια.
[115]
Ο κβαντικός υπολογιστής λειτουργεί
[117]
ελέγχοντας τη συμπεριφορά
των σωματιδίων αυτών,
[120]
αλλά με έναν τελείως διαφορετικό τρόπο
από τους κοινούς υπολογιστές.
[124]
Έτσι, ένας κβαντικός υπολογιστής
δεν είναι μόνο μια πιο ισχυρή έκδοση
[128]
των σύγχρονων υπολογιστών μας,
[130]
ακριβώς όπως μια λάμπα
δεν είναι ένα ισχυρότερο κερί.
[134]
Δεν μπορείτε να φτιάξετε μια λάμπα
φτιάχνοντας όλο και καλύτερα κεριά.
[139]
Ο λαμπτήρας είναι
μια διαφορετική τεχνολογία,
[141]
έχοντας μια βαθύτερη
επιστημονική κατανόηση.
[143]
Ομοίως, ένας κβαντικός υπολογιστής
είναι μια νέα συσκευή,
[147]
βασισμένη στην επιστήμη
της κβαντικής φυσικής,
[150]
και ακριβώς όπως η λάμπα
μετασχημάτισε την κοινωνία,
[153]
οι κβαντικοί υπολογιστές
έχουν τη δυνατότητα να επηρεάσουν
[156]
τόσες πολλές πτυχές της ζωής μας,
[158]
συμπεριλαμβανομένων των αναγκών ασφαλείας,
[160]
την υγειονομική περίθαλψη,
ακόμη και το Διαδίκτυο.
[162]
Έτσι εταιρείες ανά τον κόσμο εργάζονται
για την κατασκευή αυτών των συσκευών,
[167]
και για να δούμε γιατί όλος
αυτός ο ενθουσιασμός,
[169]
ας παίξουμε το παιχνίδι
σε έναν κβαντικό υπολογιστή.
[172]
Μπορώ να συνδεθώ από εδώ
με τον κβαντικό υπολογιστή της ΙΒΜ,
[177]
δηλαδή μπορώ να παίξω
το παιχνίδι εξ' αποστάσεως,
[180]
όπως και εσείς.
[182]
Για να γίνει αυτό, ίσως θυμάστε ένα μήνυμα
ηλεκτρονικού ταχυδρομείου από TED,
[187]
που ρωτούσε αν θα επιλέγατε
να γυρίσετε το κέρμα ή όχι,
[191]
αν παίζατε αυτό το παιχνίδι.
[193]
Για την ακρίβεια, ζητήσαμε να επιλέξετε
μεταξύ ενός κύκλου ή ενός τετραγώνου.
[197]
Δεν το γνωρίζατε, αλλά η επιλογή
του κύκλου σήμαινε «αναστροφή»
[201]
και η επιλογή του τετραγώνου
ήταν «μη αναστροφή».
[204]
Λάβαμε 372 απαντήσεις.
[207]
Ευχαριστώ.
[208]
Αυτό σημαίνει
[209]
ότι μπορούμε να παίξουμε 372 παιχνίδια
εναντίον του κβαντικού υπολογιστή
[213]
χρησιμοποιώντας τις επιλογές σας.
[214]
Είναι ένα αρκετά γρήγορο παιχνίδι,
[217]
έτσι μπορώ να σας δείξω τα αποτελέσματα.
[220]
Δυστυχώς, δεν τα πήγατε πολύ καλά.
[222]
(Γέλια)
[224]
Ο κβαντικός υπολογιστής κέρδισε
σχεδόν κάθε παιχνίδι.
[228]
Έχασε μερικά λόγω λειτουργικών
σφαλμάτων στον υπολογιστή.
[231]
(Γέλια)
[233]
Πώς, λοιπόν, πέτυχε
αυτό το εκπληκτικό σερί νικών;
[238]
Φαντάζει μαγικό ή ζαβολιά,
[240]
αλλά στην πραγματικότητα, είναι
απλώς η κβαντική φυσική εν δράση.
[243]
Έτσι λειτουργεί.
[245]
Ένας κοινός υπολογιστής προσομοιώνει
την κορώνα ή γράμματα ως ένα δυφίο,
[250]
μηδέν ή ένα
[252]
ή μια τρέχουσα εναλλαγή
στον επεξεργαστή του υπολογιστή σας.
[256]
Ο κβαντικός υπολογιστής
είναι τελείως διαφορετικός.
[259]
Το κβαντικό δυφίο έχει μια πιο ρευστή,
μη γραμμική ταυτότητα.
[264]
Μπορεί να υπάρχει σε μια υπέρθεση
ή έναν συνδυασμό μηδέν και ένα,
[270]
με κάποια πιθανότητα να είναι μηδέν
και κάποια πιθανότητα να είναι ένα.
[275]
Με άλλα λόγια, η ταυτότητά του
είναι σε ένα φάσμα.
[278]
Για παράδειγμα, θα μπορούσε να έχει μια
πιθανότητα 70 τοις εκατό να είναι μηδέν
[282]
και μια πιθανότητα
30 τοις εκατό να είναι ένα
[284]
ή 80-20 ή 60-40.
[289]
Οι πιθανότητες είναι ατελείωτες.
[291]
Η βασική ιδέα εδώ
[293]
είναι ότι πρέπει να εγκαταλείψουμε
τις ακριβείς τιμές μηδέν και ένα
[297]
και να επιτρέψουμε κάποια αβεβαιότητα.
[299]
Έτσι κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού,
[301]
ο κβαντικός υπολογιστής δημιουργεί αυτόν
τον ρευστό συνδυασμό κορώνας-γράμματα,
[306]
μηδέν και ένα,
[307]
έτσι ώστε ανεξάρτητα τι κάνει ο παίκτης,
[309]
περιστροφή ή μη,
[310]
η υπέρθεση παραμένει άθικτη.
[313]
Είναι σαν την ανάδευση
ενός μείγματος με δύο ρευστά.
[317]
Είτε ανακατεύετε, είτε όχι,
τα ρευστά παραμένουν σε ένα μείγμα,
[322]
αλλά στην τελική του κίνηση,
[324]
ο κβαντικός υπολογιστής
μπορεί να ξεχωρίσει το μηδέν και το ένα,
[328]
να έχει ως αποτέλεσμα πάντα κορώνα
έτσι ώστε να χάσετε κάθε φορά.
[332]
(Γέλια)
[334]
Αν νομίζετε ότι όλα αυτά είναι
λίγο περίεργα, έχετε απόλυτο δίκιο.
[338]
Στα κοινά κέρματα δεν υπάρχει
μεικτή κατάσταση.
[343]
Δε βιώνουμε τη ρευστή
κβαντική πραγματικότητα
[347]
στην καθημερινότητά μας.
[349]
Έτσι εάν μπερδεύεστε με την κβαντική,
[351]
μην ανησυχείτε, θα την καταλάβετε.
[353]
(Γέλια)
[356]
Αλλά, παρότι δεν βιώνουμε
κβαντικά παράδοξα,
[360]
μπορούμε να δούμε τα πραγματικά της
αποτελέσματα σε δράση.
[364]
Έχετε δει τα δεδομένα μόνοι σας.
[366]
Ο κβαντικός υπολογιστής κέρδισε,
[368]
γιατί αξιοποίησε την υπέρθεση
και την αβεβαιότητα
[372]
και αυτές οι κβαντικές
ιδιότητες είναι πανίσχυρες,
[375]
όχι μόνο για να κερδίσετε
σε παιχνίδια νομισμάτων,
[377]
αλλά και για την οικοδόμηση
μελλοντικών κβαντικών τεχνολογιών.
[381]
Επομένως, επιτρέψτε μου να σας δώσω
τρία παραδείγματα πιθανών εφαρμογών
[384]
που θα μπορούσαν να αλλάξουν τη ζωή μας.
[387]
Καταρχήν, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί
στη δημιουργία ιδιωτικών κλειδιών
[392]
για την κρυπτογραφημένη αποστολή
μηνυμάτων από μια τοποθεσία σε άλλη,
[396]
έτσι ώστε οι χάκερ να μην μπορούν
να υποκλέψουν το κλειδί,
[401]
λόγω της κβαντικής αβεβαιότητας.
[403]
Θα πρέπει να παραβούν
τους νόμους της κβαντικής φυσικής
[407]
για να υποκλέψουν το κλειδί.
[409]
Ήδη, αυτή η απαραβίαστη κρυπτογράφηση
δοκιμάζεται απ' τις τράπεζες
[414]
και άλλα ιδρύματα παγκοσμίως.
[417]
Σήμερα, χρησιμοποιούμε περισσότερες από
17 δις συνδεδεμένες συσκευές παγκοσμίως.
[423]
Φανταστείτε τον αντίκτυπο της κβαντικής
κρυπτογράφισης στο μέλλον.
[428]
Δεύτερον, θα μπορούσαν να μετασχηματίσουν
την ιατρική περίθαλψη και την ιατρική.
[434]
Για παράδειγμα, ο σχεδιασμός και η ανάλυση
των μορίων για την ανάπτυξη φαρμάκων
[439]
είναι ένα δύσκολο πρόβλημα σήμερα,
[442]
και αυτό συμβαίνει γιατί η ακριβής
περιγραφή και ο υπολογισμός
[447]
όλων των κβαντικών ιδιοτήτων
όλων των ατόμων στο μόριο
[451]
είναι ένα υπολογιστικά δύσκολο έργο,
ακόμη και για τους υπερυπολογιστές μας.
[455]
Αλλά ένας κβαντικός υπολογιστής
τα καταφέρνει καλύτερα,
[458]
γιατί λειτουργεί
με τις ίδιες κβαντικές ιδιότητες
[460]
του μορίου που προσπαθεί να προσομοιώσει.
[463]
Μελλοντικές μεγάλης κλίμακας κβαντικές
προσομοιώσεις για την ανάπτυξη φαρμάκων
[468]
μπορούν να οδηγήσουν σε θεραπείες
ασθενειών, όπως τη νόσο Αλτσχάιμερ,
[471]
που επηρεάζει χιλιάδες ζωές.
[474]
Και τρίτον, η αγαπημένη μου
κβαντική εφαρμογή
[477]
είναι η τηλεμεταφορά πληροφοριών
από τη μια τοποθεσία στην άλλη
[482]
χωρίς φυσική μετάδοση της πληροφορίας.
[485]
Ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία,
αλλά είναι δυνατόν,
[489]
γιατί αυτές οι ρευστές ταυτότητες
των κβαντικών σωματιδίων
[493]
μπορούν να εμπλακούν
διαμέσω του χωροχρόνου
[496]
με τέτοιο τρόπο, ώστε αν αλλάξει
κάτι στο ένα σωματίδιο,
[500]
μπορεί να επηρεάσει το άλλο,
[501]
και αυτό δημιουργεί
ένα κανάλι για τηλεμεταφορά.
[505]
Έχει ήδη αποδειχθεί
σε ερευνητικά εργαστήρια
[507]
και θα μπορούσε να είναι μέρος
ενός μελλοντικού κβαντικού διαδικτύου.
[511]
Δεν έχουμε ακόμα ένα τέτοιο δίκτυο,
[514]
αλλά η ομάδα μου εργάζεται
με αυτές τις δυνατότητες,
[517]
προσομοιώνοντας ένα κβαντικό δίκτυο
σε έναν κβαντικό υπολογιστή.
[522]
Έχουμε σχεδιάσει και υλοποιήσει
μερικά ενδιαφέροντα νέα πρωτόκολλα,
[526]
όπως η τηλεμεταφορά μεταξύ
διαφορετικών χρηστών στο δίκτυο
[531]
και αποτελεσματική μετάδοση δεδομένων
[534]
ακόμη και ασφαλή ψηφοφορία.
[536]
Έτσι, είναι διασκεδαστικό
να είμαι μια κβαντική φυσικός.
[539]
Το συνιστώ ανεπιφύλακτα.
[540]
(Γέλια)
[542]
Μπορούμε να είμαστε εξερευνητές
σε μια κβαντική περιοχή θαυμάτων.
[545]
Ποιος ξέρει τι εφαρμογές
θα ανακαλύψουμε αργότερα.
[549]
Πρέπει να βαδίσουμε
προσεκτικά και υπεύθυνα
[552]
καθώς χτίζουμε το κβαντικό μέλλον μας.
[554]
Και για μένα, προσωπικά,
[556]
δεν βλέπω την κβαντική φυσική μόνο ως ένα
εργαλείο για την κατασκευή υπολογιστών.
[562]
Βλέπω τους κβαντικούς υπολογιστές ως έναν
τρόπο ερεύνησης των μυστηριών της φύσης
[567]
και την αποκάλυψη περισσότερων για αυτόν
τον κρυφό κόσμο εκτός των εμπειριών μας.
[571]
Πόσο εκπληκτικό είναι
ότι εμείς οι άνθρωποι,
[573]
με τη σχετικά περιορισμένη
πρόσβαση στο σύμπαν,
[576]
βλέπουμε πολύ πιο πέρα
από τους ορίζοντές μας
[579]
απλώς χρησιμοποιώντας τη φαντασία μας
και την εφευρετικότητά μας.
[582]
Και το σύμπαν μας ανταμείβει,
[584]
δείχνοντάς μας πόσο απίστευτα
ενδιαφέρον και εκπληκτικό είναι.
[589]
Το μέλλον είναι από τη βάση του αβέβαιο,
[592]
και για εμένα, αυτό είναι
σίγουρα συναρπαστικό.
[596]
Ευχαριστώ.
[597]
(Χειροκρότημα)
Most Recent Videos:
You can go back to the homepage right here: Homepage