Квантовите компютри са ключът към неуловимата „теория на всичко“

През първите две десетилетия на 20-ти век европейската наука преживява революция. Теорията на относителността на Алберт Айнщайн предлага нов модел на макрокосмоса, докато Нилс Бор и други развиват атомния модел на микрокосмоса, пише Asia Times.

Двата модела обаче се съпротивляваха на интеграцията в „теория на всичко“. В основата на проблема изглежда са две различни форми на математиката: дискретна и непрекъсната. Но квантовите изчисления може да дойдат на помощ.

Дискретни и непрекъснати

Разграничението между дискретна и непрекъсната математика е в основата на съвременната физика и компютърни науки. Дискретната математика описва реалността в отделни, изброими единици – като двоичните цифри, използвани в изчисленията – докато непрекъснатата математика улавя гладки, непрекъснати процеси, като вълни и криви.

Това напрежение между дискретното и непрекъснатото е оформило някои от най-важните пробиви в науката, включително квантовата механика до теорията на относителността, и продължава да влияе върху нови граници, като например квантовите изчисления.

В началото на 20-ти век учените вярвали, че светлината и радиацията са непрекъснати явления.
През 1900 г. немският физик Макс Планк оспорва това схващане. За да формулира своя закон за излъчването, той третира светлината като дискретни единици или кванти – ход, продиктуван от математическа необходимост, а не от експериментални доказателства. Планк първоначално разглежда квантите като абстрактни математически конструкции, а не като физическа реалност.

Тази стъпка бележи навлизането на дискретната математика във физиката. Квантирането на Планк е сравнимо със съвременното цифрово семплиране: точно както музиката се дигитализира чрез записване на много малки семпли в секунда, Планк третира радиацията като съставена от дискретни пакети.

От кванти до фотони

През 1905 г. Айнщайн дава ново значение на идеята на Планк за квантите, като обяснява фотоелектричния ефект. Той предлага светлината да се състои от дискретни пакети енергия, по-късно наречени фотони.

Експерименти потвърдиха, че светлината, дълго време смятана за непрекъсната вълна, може да се държи и като частици при определени условия. Така математическата абстракция на Планк се превърна във физическата реалност на Айнщайн, отбелязвайки дискретността като фундаментална характеристика на природата.

В продължение на векове научният прогрес се е движил от разширяването на човешките сетива чрез използването на инструменти. Телескопите са отворили небесата, за да разкрият мястото на Земята в космоса; ускорителите на частици са изследвали най-малките мащаби, разкривайки частиците на Стандартния модел.

Сега квантовият компютър може да се превърне в нов вид инструмент – не такъв, който гледа навън или разбива частици, а такъв, който изследва реалността чрез симулация. Той ще позволи на физиците да моделират квантови полета, черни дупки и екзотични състояния на материята по начини, по които класическите машини не могат. Може дори да е в състояние да симулира Големия взрив.

Докато телескопите откриха безкрайно голямото, а колайдерите - безкрайно малкото, квантовите изчисления могат да разширят разбирането ни за безкрайно сложното и може би за самата безкрайност. Те дори могат да доведат до неуловимата Теория на всичко.

Ян Крике е журналист, живеещ в Тайланд. Най-новата му книга е биография, медиирана с изкуствен интелект, озаглавена „Изтокът и Западът на кръстопът: Интегриране на науката, етиката и съзнанието между културите“.