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Domande e risposte: Seth Lloyd
Seth Lloyd, professore di ingegneria meccanica al MIT, è tra i pionieri dell'informatica quantistica: ha proposto il primo progetto tecnologicamente fattibile per un computer quantistico. Se gli umani costruiranno mai un computer quantistico utile e per tutti gli usi, dovrà molto a Lloyd. All'inizio di quest'anno, ha pubblicato una popolare introduzione alla teoria quantistica e all'informatica, intitolata Programmare l'Universo , che ha avanzato la tesi sorprendente che l'universo è si un computer quantistico.
Credito: Ed Quinn
Revisione della tecnologia: Nel tuo nuovo libro sei mirabilmente esplicito: scrivi, The Universe is indistinguibile da un computer quantistico. Come può essere vero?
Questa storia faceva parte del nostro numero di luglio 2006
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Seth Lloyd: So che sembra pazzesco. Mi scuso quando lo dico. E le persone che hanno recensito il libro lo prendono come una metafora. Ma di fatto è così. Non potremmo costruire computer quantistici se l'universo non fosse quantistico e informatica. Possiamo costruire macchine del genere perché l'universo immagazzina ed elabora informazioni nel regno quantistico. Quando costruiamo computer quantistici, stiamo dirottando quel calcolo sottostante per fargli fare le cose che vogliamo: piccoli calcoli e/o/non. Stiamo hackerando l'universo.
TR: I tuoi critici possono essere perdonati per aver pensato che tu abbia scritto metaforicamente. In ogni epoca, gli scienziati hanno paragonato l'universo alla tecnologia più complicata che conoscevano. Newton pensava che l'universo fosse come un orologio.
SL: Potresti essere più schietto: Lloyd costruisce computer quantistici; quindi, Lloyd pensa che l'universo sia un computer quantistico. Ma penso che sia ingiusto.
TR: È noto che ci credi dal bit: cioè, quell'informazione è una proprietà fisica dell'universo e quell'informazione genera informazioni più complesse - e con essa, tutto il mondo fenomenico.
SL: Immagina l'elettrone, che un normale computer usa per memorizzare i dati. Come può avere informazioni ad esso associate? L'elettrone può essere qui o là. Quindi registra un po' di informazioni, una delle due possibilità: on o off.
TR: Certo, ma come fa la quantità di informazioni aumento ?
SL: Se stai cercando luoghi in cui le leggi della fisica consentono di iniettare informazioni nell'universo, allora devi guardare alla meccanica quantistica. La meccanica quantistica ha un processo chiamato decoerenza, che ha luogo durante la misurazione, ad esempio. Un qubit [o bit quantistico] che era, stranamente, entrambi qui e c'è improvvisamente qui o là. Le informazioni sono state aggiunte all'universo.
TR: E perché l'universo tende alla complessità?
SL: Questa nozione dell'universo come un gigantesco computer quantistico ti dà qualcosa di nuovo e importante che non ottieni dalle normali leggi della fisica. Se guardi indietro di 13,8 miliardi di anni all'inizio dell'universo, lo stato iniziale era estremamente semplice e richiedeva solo pochi bit per essere descritto. Ma vedo sul tuo tavolo un'orchidea intricata e molto bella – dove il diamine da cui provengono tutte quelle informazioni complesse? Le leggi della fisica tacciono su questo problema. Non hanno spiegazione. Non codificano alcun desiderio di complessità.
TR: [Assolutamente confuso] Hmm…
SL: L'universo potrebbe essere sorto dalla totale casualità? No. Se immaginiamo che ogni particella elementare fosse una scimmia che digita da quando il tempo è iniziato alla velocità massima consentita dalle leggi della fisica, il tratto più lungo di Frazione che avrebbe potuto essere generato è qualcosa come Essere o non essere, cioè il – . Ma immagina le scimmie che digitano su computer che riconoscono l'incomprensibile casuale come un programma. La teoria dell'informazione algoritmica mostra che ci sono programmi brevi e dall'aspetto casuale che possono far scrivere a un computer tutte le leggi della fisica. Quindi, affinché l'universo sia complesso, hai bisogno di una generazione casuale e hai bisogno di qualcosa per elaborare quell'informazione secondo poche semplici regole: in altre parole, un computer quantistico.
TR: Più in pratica: quanto siamo lontani dalle applicazioni commerciali ampiamente utilizzate dell'informatica quantistica?
SL: Oggi, il più grande computer quantistico per uso generale è solo una dozzina di bit. Quindi siamo ad almeno un decennio o due di distanza. Ma abbiamo già costruito computer quantistici che simulano altri sistemi quantistici: potresti chiamarli quantistici analogico computer. Queste piccole macchine possono eseguire calcoli che richiederebbero un computer ordinario più grande dell'universo.
TR: Qual è la prossima grande cosa da fare nell'informatica quantistica?
SL: Dal punto di vista tecno-geek e sperimentalista, è la pacificazione del mondo microscopico e quantistico. È il selvaggio West laggiù.
TR: Programmare l'Universo conclude con una nota personale. Descrivi come il tuo amico Heinz Pagels, un rinomato fisico, è morto mentre faceva un'escursione con te in Colorado. Trovi qualche consolazione nella tua teoria del calcolo quantistico universale: ma non l'abbiamo perso del tutto. Mentre viveva, Heinz ha programmato il suo pezzo di universo. Il calcolo che ne risulta si svolge in noi e intorno a noi...
SL: Beh, è una magra consolazione quando qualcuno che ami è morto. Ma è una consolazione più vera dell'idea che un giorno potresti incontrarlo in paradiso.