Fragen und Antworten: Seth Lloyd

Seth Lloyd, Professor für Maschinenbau am MIT, gehört zu den Pionieren des Quantencomputings: Er schlug das erste technisch machbare Design für einen Quantencomputer vor. Wenn Menschen jemals einen nützlichen Allzweck-Quantencomputer bauen, wird er Lloyd viel zu verdanken haben. Anfang dieses Jahres veröffentlichte er eine populäre Einführung in die Quantentheorie und das Rechnen mit dem Titel Das Universum programmieren , die die verblüffende These aufgestellt hat, dass das Universum ist selbst ein Quantencomputer.

Bildnachweis: Ed Quinn

Technologie-Review: In Ihrem neuen Buch sind Sie bewundernswert explizit: Sie schreiben, The Universe is nicht zu unterscheiden von einem Quantencomputer. Wie kann das wahr sein?



Es ist noch nicht zu spät: Sonderbericht Energie

Diese Geschichte war Teil unserer Juli-Ausgabe 2006

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Seth Lloyd: Ich weiß, es klingt verrückt. Ich entschuldige mich, wenn ich es sage. Und Leute, die das Buch rezensiert haben, nehmen es als Metapher. Aber es ist tatsächlich so. Wir könnten keine Quantencomputer bauen, wenn das Universum nicht Quanten wäre und rechnen. Wir können solche Maschinen bauen, weil das Universum Informationen im Quantenbereich speichert und verarbeitet. Wenn wir Quantencomputer bauen, kapern wir diese zugrunde liegende Berechnung, damit sie Dinge tut, die wir wollen: kleine und/oder/keine Berechnungen. Wir hacken uns in das Universum ein.

TR: Ihren Kritikern kann man verzeihen, wenn sie denken, Sie hätten metaphorisch geschrieben. In jeder Epoche haben Wissenschaftler das Universum mit der kompliziertesten Technologie verglichen, die sie kannten. Newton dachte, das Universum sei wie eine Uhr.

SL: Sie könnten direkter sein: Lloyd baut Quantencomputer; Daher denkt Lloyd, dass das Universum ein Quantencomputer ist. Aber ich finde das ungerecht.

TR: Sie glauben bekanntlich von Anfang an daran: Das heißt, dass Informationen eine physikalische Eigenschaft des Universums sind und dass Informationen komplexere Informationen erzeugen – und damit die gesamte phänomenale Welt.

SL: Stellen Sie sich das Elektron vor, das ein gewöhnlicher Computer zum Speichern von Daten verwendet. Wie können damit Informationen verknüpft werden? Das Elektron kann entweder hier oder dort sein. Es registriert also ein paar Informationen, eine von zwei Möglichkeiten: ein oder aus.

TR: Klar, aber wie sieht es mit der Informationsmenge aus Zunahme ?

SL: Wenn Sie nach Orten suchen, an denen die Gesetze der Physik es zulassen, dass Informationen in das Universum eingeschleust werden, müssen Sie sich mit der Quantenmechanik befassen. Die Quantenmechanik kennt einen Prozess namens Dekohärenz – der beispielsweise während der Messung stattfindet. Ein Qubit [oder Quantenbit] das seltsamerweise beides hier war und da ist plötzlich hier oder dort. Dem Universum wurden Informationen hinzugefügt.

TR: Und warum neigt das Universum zur Komplexität?

SL: Diese Vorstellung des Universums als riesiger Quantencomputer bringt Ihnen etwas Neues und Wichtiges, das Sie nicht aus den gewöhnlichen Gesetzen der Physik bekommen. Wenn Sie 13,8 Milliarden Jahre bis zum Beginn des Universums zurückblicken, war der Anfangszustand extrem einfach und erforderte nur wenige Details zur Beschreibung. Aber ich sehe auf deinem Tisch eine komplizierte, sehr schöne Orchidee – wo die Teufel kamen all diese komplexen Informationen her? Die Gesetze der Physik schweigen zu diesem Thema. Sie haben keine Erklärung. Sie kodieren nicht eine Sehnsucht nach Komplexität.

TR: [völlig verwirrt] Hmmm …

SL: Könnte das Universum aus totaler Zufälligkeit entstanden sein? Nein. Wenn wir uns vorstellen, dass jedes Elementarteilchen ein Affe war, der seit Anbeginn der Zeit mit der maximalen Geschwindigkeit tippt, die nach den Gesetzen der Physik zulässig ist, der längsten Strecke von Weiler das hätte erzeugt werden können, ist so etwas wie Sein oder Nichtsein, das ist das – . Aber stell dir vor, Affen tippen auf Computers die das zufällige Kauderwelsch als Programm erkennen. Die algorithmische Informationstheorie zeigt, dass es kurze, zufällig aussehende Programme gibt, die einen Computer veranlassen können, alle Gesetze der Physik aufzuschreiben. Damit das Universum komplex ist, braucht man eine zufällige Generierung, und man braucht etwas, um diese Informationen nach ein paar einfachen Regeln zu verarbeiten: mit anderen Worten, einen Quantencomputer.

TR: Praktischer: Wie weit sind wir von weit verbreiteten kommerziellen Anwendungen des Quantencomputings entfernt?

SL: Heute ist der größte Allzweck-Quantencomputer nur ein Dutzend Bits groß. Wir sind also mindestens ein oder zwei Jahrzehnte entfernt. Aber wir haben bereits Quantencomputer gebaut, die andere Quantensysteme simulieren: Man könnte sie Quanten nennen analog Computers. Diese kleinen Maschinen können Berechnungen durchführen, für die ein gewöhnlicher Computer erforderlich wäre, der größer als das Universum ist.

Technologie kommt 2016

TR: Was ist die nächste große Sache, die im Quantencomputing getan werden muss?

SL: Aus der Sicht des Techno-Geeks und Experimentalisten ist es die Befriedung der mikroskopischen Quantenwelt. Da unten ist der Wilde Westen.

TR: Das Universum programmieren schließt mit einer persönlichen Anmerkung. Sie beschreiben, wie Ihr Freund Heinz Pagels, ein renommierter Physiker, beim Wandern mit Ihnen in Colorado in den Tod stürzte. Einen Trost finden Sie in Ihrer Theorie der universellen Quantenberechnung: Aber wir haben ihn nicht ganz verloren. Zu Lebzeiten programmierte Heinz sein eigenes Stück des Universums. Die resultierende Berechnung entfaltet sich in uns und um uns herum …

SL: Nun, es ist ein ziemlich schwacher Trost, wenn jemand, den man liebt, tot ist. Aber es ist ein wahrer Trost als die Vorstellung, dass du ihn eines Tages im Himmel treffen könntest.

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