¿Cómo puede la computación cuántica cambiar nuestra sociedad y civilización? Aprendiendo y Estudiando para siempre

Primero déjame contarte una historia personal. Una que lleva a comprender la dirección general de cómo podrían cambiar las cosas, y podría cambiar profundamente. ¡Si prefiere el pronóstico seco y las respuestas directas, simplemente desplácese hacia abajo hasta debajo de la línea de corte!

Me convertí en un científico debido a la influencia de mi tía. Vivió con nosotros los últimos seis años de su vida y falleció a la edad de 104. Fue la primera mujer en obtener un título de posgrado en física en la Universidad de Berlín y Einstein fue una de sus profesoras.

A menudo tendríamos conversaciones animadas. Como estudiante de último año en la escuela secundaria, estaba leyendo sobre la teoría de campo de Galois y compartí con ella mi asombro por una de sus afirmaciones. Me refiero, por supuesto, a la prueba, el teorema de Abel-Ruffini, de que no pueden existir soluciones de forma cerrada para cualquier enraizamiento polinomial para el orden 5. (Galois extendió esto a un conjunto de problemas mucho más amplio).
Compartí lo que pensé en ese momento era una verdad obvia, principalmente que la teoría de Galois proporcionaba limitaciones en computadoras que nunca pueden superarse, limitándonos para siempre y la eternidad por lo que podemos calcular.

Mi tía, puedo recordar la ubicación exacta y sus palabras exactas, aproximadamente 40 años después, dijo: “Allan, usted está equivocado, está confundiendo la teoría de las matemáticas con la práctica física de la computación. Utilizamos ciertas arquitecturas de computación hoy para calcular las cosas. [… Van Newman y eso]. No puede probar que alguna otra arquitectura física no proporcionaría soluciones que no podemos imaginar hoy “.

Siendo una pequeña arrogante orgullosa, pensaba que era una vieja tonta. Ahora veo que ella tenía razón.

Entonces, ¿qué diablos tiene todo esto que ver con la pregunta en cuestión?

En teoría de la complejidad computacional hablamos a menudo de
O (), como O (N), O (N log (N)), etc. Luego extrapolamos para determinar qué problemas son irremediablemente complejos y nunca se pueden resolver en la práctica.

Lo que sorprende es que la complejidad de la computación con las computadoras cuánticas, vea La teoría de la complejidad cuántica es diferente de las computadoras comunes. Por ejemplo, la transformada de Fourier puntual [math] 2 ^ n [/ math] de la transformada discreta de Fourier [math] 2 ^ n [/ math] se puede realizar utilizando la computación cuántica (consulte Transformada de Fourier cuántica) con [math] O ( n ^ 2) [/ math] registros de memoria (puertas), versos [math] O (n2 ^ n) [/ math] usando una computadora clásica. ¡Por ejemplo, tomar la FFT de 1,000,000,000 de puntos de una secuencia de números de 1,000,000,000 de bit toma 900 compases en comparación con los 30 mil millones de clásicos!

(Las cosas se vuelven técnicas aquí, porque estas fórmulas combinan el recuento de operaciones y la precisión numérica. No obstante, se puede limitar la complejidad computacional utilizando este enfoque y el caso simple sigue siendo válido).

Entonces, el mayor impacto será que podremos resolver muchos (no todos) problemas computacionales que ni siquiera se pueden imaginar hoy.

Esto no es ni la mitad del impacto. Gran parte de nuestra teoría matemática se basa en la complejidad de la solución, por lo que necesitaremos teorías completamente nuevas para explotar estos nuevos motores de cálculo. Estas nuevas teorías pueden conducir a nuevos campos en la física. Por ejemplo, inferencia estadística: sostengo que la formulación de la prueba de hipótesis está indirectamente conectada a la percepción humana de lo que significa realizar cálculos de probabilidades condicionales.

Sólo hay un gran obstáculo enorme. Puede ser un obstáculo fatal que significa que el campo nunca puede comercializarse. El obstáculo es que no tenemos ninguna pista en cuanto a qué problemas pueden y cuáles no pueden acelerarse de manera cuántica. Ahora mismo es caso por caso y astucia. Tal vez los casos de aceleración son muy pocos para ser ampliamente prácticos, o tal vez ……….

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… Es posible que veamos cómo las computadoras cuánticas resuelven estos diez problemas maliciosos representativos. Note cuántos están relacionados con la biología:

1) ¿Cómo diseñamos bacterias para consumir contaminantes y sanar la tierra?
2) ¿cómo podemos diseñar inhibidores de genes para permitir que las células madre generen órganos de reemplazo que crecen en un plato?
3) ¿Cómo diseñamos máquinas de autoensamblaje que recolectan energía del medio ambiente?
4) ¿Cómo diseñamos nuevos medicamentos basados en predicciones de cómo se pliegan las proteínas?
5) ¿Podemos cultivar carne en un plato? ¿Cómo sabemos que es seguro comer?
6) ¿podemos predecir los resultados de eventos caóticos que parecen ser aleatorios? [por ejemplo, mal funcionamiento del motor, colapso de la red, pandemias, etc.]
7) ¿podemos predecir con precisión qué pacientes pueden sufrir los efectos secundarios de un medicamento dado?
8) ¿podemos tener autos que se conduzcan tan confiablemente que incluso los abogados y las compañías de taxis no puedan prohibirlos?
9) ¿podemos aquellos de nosotros que vivimos en democracias tener suficientes conocimientos granulares sobre la función del gobierno que realmente podemos medir el retorno de la inversión en dólares de los contribuyentes?
10) ¿Cómo hacemos 1-9 sin crear alguna enfermedad monstruosa que borre a la humanidad de la faz de la tierra? ¿O crear una distopía política?

Puede disfrutar de la línea de tiempo de la computación cuántica – Wikipedia que detalla los desarrollos recientes