Nauka| Tehnologija

Unfinished Bound Slave - Entropija pod topološkim pritiskom

Milan Novković RSS / 16.10.2008. u 23:17

Michelangelo_Unfinished_Bound_Slave.jpgNa primer - metalna/limena ploča, ravna ("sheet of metal" na engleskom) se pod pritiskom prese pretvara u delove karoserije budućeg vozila. Nekoliko udaraca prese, nekoliko ploča i eto skoro cele karoserije ‘ korisne' transformacije. Meni interesantan obrazac za razne tematske paralele.

U blogu "The Lord of the Rules" mi je Lord trebao da bude Microsoft u Topological Quantum Comutingu. Pomišljao sam šta bi bilo da Microsoft, ovako veliki i moćan, prvi napravi ozbiljne praktične korake u ovoj oblasti.

Ali, naslov se nije ni "ohladio", a pažnju mi je privukla paralela - deca koja u novoj školi, pa tako u novom društvu, neverovatnom brzinom nađu ekvilibrijum u kom ima mesta za autoritet i pravila skoro svakog deteta, a unutar relativno jasno definisanih socijalnih kanala i kalupa. Kažem "relativno"pošto deca skoro sigurno donekle definišu topologiju prostora u kom se kreću.

Ovog puta mi pažnju ponovo privlači slična tema u New Scientist-u: "Anyons: The breakthrough quantum computing needs?" a katalizator je početak članka - "WE SHOULD have known there was something in it when Microsoft got involved...". Ova godina je uzbudljivija u kvantnom kopjuterstvu nego prethodne. Možda Microsoft i nije potreban, ali njihovo gospodarenje nad softverskim prostorom donosi dodatno uzbuđenje.

Kad ne bi bilo nerešivih problema, i to samo tehnološki nerešivih, teorijski su problemi uglavnom "pod kontrolom", sve su šanse da bi kvantni kompjuter od, recimo, 200 elektrona, a to je mnogo, mnogo manje od najmanje čestice koju možemo da vidimo golim okom, mogao sve nas na planeti zemlji da simulira u "klasičnom" smislu.

Kvantni kompjuter od 200 qbita je nemoguće napraviti, za sad. 10-20 qbita je već verovatno pod nekom eksperimentalnom kontrolom, u zavisnosti koliko verujemo neformalnim informacijama koje dolaze od raznih timova.

Tačnije, lako ih je staviti u isti tim, grupu, tih 200 qbita, ali je nemoguće definisati algoritme sa našim dosadašnjim "algoritamskim" iskustvom, postaviti početno stanje pa na kraju pročitati rezultat. Dok se ne reše poslednja dva problema, hardverska, neće si niko nešto posebno upuštati ni u "softver". Tehnološka kompleksnost možda raste eksponencijalno (proizvoljna tvrdnja da bih naglasio problemi) sa brojem qbita. Znači, ako smo se ovih godina namučili da napravimo kvantni kompjuter sa 7 qbita koji ume nešto korisno da uradi, tehnološki problemi da sa istom naukom i tehnologijom napravimo kompjuter sa 8, 9, 10 itd qbita eksponencijalno rastu (a za 7 qbita "CPU", koji je manji od crvenog krvnog zrnca, često je potrebna prateća oprema koja zahteva prostore koji se mere sa veličinom košarkaških terena - opet proizvoljno preterivanje ali redovi veličina su tu negde).

Ovde imamo nerešiv problem sličan pokušaju da posle uspešno napravljene lokomotive na ugalj i parni pogon pokušamo sa svemirskim brodom na ugalj i parni pogon.

Ali, da zatvaram polako paralelu početu na početku, ili anti-paralelu, neko može da kaže i kako je presa bila rešenje problema pravljenja karoserija onima koji su onomad razmišljali o tome da karoserije prave na praktično nerešiv način - klesanjem velikog bloka metala uz pomoć dleta i čekića.

I kao što smo napravili kola otišli smo i u svemir, ne na ugalj i paru, ali ne ni na fundamentalno različit način, što samo dokazuje dokazano - katalitički efekat povlačenja, pa uvijanja prostora oko nas na inkrementalno-kreativan način, ne uvek revolucionaran, gde svi vučemo, tečemo horizontalne bujice sticanja novih znanja i upošljavanja intelekta u vremenu koje mora sve više da se rasteže da bi čovek bio svedok nekih novih "vertikalnih" znanja.

Osnovni problem sa velikim brojem qbita u kvantnim kompjuterima je "sličan" problemu sa velikim brojem dece od, recimo, 2 godine, koja treba sinhrono da rade neko duže vreme, bez nadgledanja, ono što im se kaže, tj da budu deo nekog našeg (odrasli) "algoritma" na poljani gde mogu slobodno da se kreću. Prosto se deca raspršte po poljani pre nego što je naš "algoritam" istinski i počeo da se odvija.

Ali, i pre neki dan gledam u parku za igranje, ako se dva deteta sustretnu u preuskom tunelu gde ne mogu da se mimoiđu, u jednom trenutku se jedno ili oba deteta okrenu i vrate nazad na početak tunela. Opet je geometrijska postavka definisala prostor u kom je "haosu" dozvoljeno da teče.

Nema potrebe previše ulaziti u anyons i topološko kvantno kompjuterstvo, dovoljno je reći da se radi u qbitima koji postoje samo u 2D, u kristalu, pa ne mogu da se "raspršte" u treću dimenziju, a kvantni zakoni ih drže pod dovoljnom kontrolom u ove prve dve dimenzije. Proširena analogija sa decom bi bila deca u nekom lavirintu u kom ne mogu da se mimoiđu. Ova godina je počela da obećava qbite pod kontrolom, samo to, obećava, ali mnogima je i to radost.

Fascinantno je do koje mere, i posle višemilenijumskog češkanja glave, fluidni odnos forme i suštine ume da fascinira, ako se, sve češće, uopšte može i pričati o dva različita pojma čak i nad entitetima gde smo do juče smeli da se zakunemo da znamo koji su delovi skupi, a koji jeftini. Pretakanje jednog u drugo dovodi do toga da danas možemo da branimo neku konceptualizaciju forme i suštine, u nekom najužem domenu, koristeći sva oružja na raspolaganju, da bi sutra prvi poleteli da peremo ruke.

Kao što je Mikelanđelov rob uvek bio tamo, u kamenu, i Mikelanđelo nema neke potrebe da cinculira oko one početne kamenčuge da bi je iterativno klešući sa svih strana polako konceptualizovao u svoje delo, nego prosto na topološki skoro "degenerisan", linearan način skine "pokrivač" sa tog roba, možda smo i mi u nekom kamenu i imamo svog Mikelanđela, ili ga svako od nas ponaosob ima.

Kako se naučna "suština" i fantastična "forma" sve više uvijaju jedna oko druge ja se često vraćam na hipnotično cepanje u paraleli gde uvek mogu da zamislim žurku gde su u jednom ćošku pametniji i obrazovaniji od mene ali, ako mi se hoće, uvek mogu da odem da se smeškam i mlatim rukama pred društvom u drugom ćošku, pa da onda zamislim žurku gde su svi pametniji i obrazovniji, i u boljoj kondiciji sve brže idu svojim putem.



Komentari (9)

Komentare je moguće postavljati samo u prvih 7 dana, nakon čega se blog automatski zaključava

Milan M. Ćirković Milan M. Ćirković 02:07 17.10.2008

Lepo...

...zamisljeno, svaka cast! Jos kad pomislis da oni idu svojim putem u paralelnim univerzumima, pardon, granama univerzalne talasne funkcije, nema kraja. Kao kod Grega Egana u "Permutation City"-iju, ako nisi vec, svakako procitaj tu genijalnu knjizicu, imenjace, mislim da bi se tebi svidela cak i znatno vise nego prosecnim citaocima.

Nego, ne pratim nesto bas tu eksperimentatorsku literaturu na temu QC, pa kad stignes kazi (ili vec Nsarski ili ko god) sta je tu sad najperspektivnija realizacija qubita? Znam da su jedno vreme bili popularni squid-ovi i fluxoni u njima, pa Bose-Einstein condensati, pa fulereni, stalno neke nove stvari -- koja je poslednji modni krik? ;o)

Preporuka, naravno!
Milan Novković Milan Novković 09:22 17.10.2008

Re: Lepo...

najperspektivnija realizacija qubita

Tema "dana", Topological quantum computer . i Anyons. Tačnije, Non-abelian.

Non-abelian anyons su do nedavno bili teorijski entiteti.

Uzbuđenje na "tržištu" je zbog nedavnih Harward i MIT experimenata koji samo što nisu dokazali fizičko postojanje.

Evo popularnog članka.

Još samo da Microsoft doda poneku milijardicu u njihov Station Q i završi priču :)
marco_de.manccini marco_de.manccini 05:57 17.10.2008

dokle je?

bash me interesuje dokle su praktichno stigli sa "q kompjuterima". mozhe li vec da se uradi vishe od recimo razlaganja broja 15 na proste chinioce. ili ne mozhe chak ni ovo.

dokle je?
Milan Novković Milan Novković 10:02 17.10.2008

Re: dokle je?

bash me interesuje dokle su praktichno stigli sa "q kompjuterima

qbit.org je interesantan sajt,

D-Wave Systems su privlačili pažnju. Meni je njihova priča u početku bila nekako prazna pa po predrasudama pratim samo krajičkom oka, pošto se oko njih pominju i zvučnija imena, pa NASA itd.
(u brojanju qbita, npr 20 nije jednako 4*5 što mnogi pisci popularnih članaka ili ne znaju ili ne navode iz raznih razloga).

Meni je najuzbudljivija ova topolo[ka priča, i Quantum Hall effect u rashlađenim poluprovodnicima, thardware za sad. Url na popularan članak gore kod Milan osm MS-a, Harwarda i MIT-ja vodi i na druga interesantna imena.

Quantum Hall Effect priča mi uvek izmami smešak pošto je 1998-me dodeljena Nobelova nagrada za rad na toj temi i jedan od dobitnika je Robert B. Laughlin, koji je bio mišljenja da QC neće nikad zaživeti zbog decoherencije i sve težeg očitavanja sistema sa sve više qbita. Ali, u mišljenju je potpuno zaboravio na svoj rad koji, evo, sad najviše obećava.

Meni su mnoge nenaučne implikacije još fascinantnije:
- Isisaš "život" iz sveta oko nas prvo tako što uzmeš 0.1x0.1mm parče poluprovodnika, znači jako malecko, a svet je tako veliki.
- Pa mu dalje isisaš "život" tako što ga rashladiš skoro do nule.
- Pa ideš dalje i posmatraš površinu umesto 3D.

Da bi tamo jednog dana, npr, imao 6 milijardi nekih drugih "ljudi". Greškom upališ baterijsku lampu i oni nestanu, njima smak sveta.

Potpun kolaps u pristupu metrici, "naučnoj" i "filozofskoj" kako je većina nas doživljava.

Zis Zis 19:30 17.10.2008

Simuliranje

sve su šanse da bi kvantni kompjuter od, recimo, 200 elektrona, a to je mnogo, mnogo manje od najmanje čestice koju možemo da vidimo golim okom, mogao sve nas na planeti zemlji da simulira u "klasičnom" smislu.


Sta ste mislili kada ste napisali da bi kvantni kompjuter mogao da nas simulira u klasicnom smislu? Da li pod klasikom podrazumevate njutnovsku fiziku?
Covek u belom Covek u belom 20:27 17.10.2008

Re: Simuliranje

Zis
Sta ste mislili kada ste napisali da bi kvantni kompjuter mogao da nas simulira u klasicnom smislu? Da li pod klasikom podrazumevate njutnovsku fiziku?
Mislio je ne kvantnu fiziku. Tj. tacnije receno kvantni kompjuter bi trebalo da je u stanju da simulira svaki konacni fizicki sistem, tj. fizicki sistem koji se krece u konacnim koracima i ispunjava sledeca 3 aksioma: 1) u svakom koraku samo konacni podskup sistema se menja, 2) promena zavisi samo od trenutnog stanja podsistema i 3) pravilo na osnovu koga podsistem menja stanje se moze definisati na osnovu konacnog broja u matematickom smislu (recimo celog broja).
U simulacije strogo klasicne fizike kvantni kompjuter je dovoljno da zadovolji Tjuringov uslov, tj. da je u stanju da realizuje svaku funkciju koja se "prirodno smatra izrazunljivom" sto je ujedno i zahtev koji univerzalna Tjuringova masina treba da zadovolji.
Milan Novković Milan Novković 21:07 17.10.2008

Re: Simuliranje

Evo kopiram sa Wikipedije:

"..For example, a 300-qubit quantum computer has a state described by 2**300 (dva na tristoti) (approximately 10**90) complex numbers, more than the number of atoms in the observable universe...."

Tako, ja sam od oka uzeo 200 qbita i zaustavio se na zemlji gde bi ovi qbiti mogli da opišu svaki atom na zemlji, poziciju, momente i da ga sve to simuliraju po "svim" zakonima osim kvantne mehanike (neki zakoni "izranjaju" iz kvantne mehanike pa mi je "svim" pod navodnicima ali tu bi pomogle neke abstrakcije).

Na šta bi simluacija ličila mi ne znamo, tako je i broj qbita nagađanje najviše vrste, ali postoji netrivijalna verovatnoća da bi simulator bio jako, jako mali - nevidljiv golim okom.

Meni je uvek zabava razmišljati na ove teme, pošto mi je naučna fantastika velika zabava.

Evo jednog zabavnog članka "ARE YOU LIVING IN A COMPUTER SIMULATION?" - BY NICK BOSTROM, Department of Philosophy, Oxford University

EDIT: Dok sam ja kopirao sa wikipedije, pa se zaustavio na nekim linkovima, pročitao rad, dva Čovek u Belom je sve objasnio i da je hteo ostalo mu je vremena da izsimulira moj odgovor, thanks :)
Zis Zis 15:12 18.10.2008

Re: Simuliranje

Ako je u pitanju ne kvantna fizika, onda se atomi (cestice) predstavljaju sferama koje se ponasaju kao bilijarske kugle. Da li takvim objektima moze da se simulira fizika koja nije kvantna i koja nije njutnovska? Ovde mislim na primer dat u uvodnom tekstu, odnosno na zelju da se sa zadovoljavajucom preciznoscu simuliramo svi mi i svet koji nas okruzuje?

1) ..... 2) Promena ili verovatnoca promene? 3) Svodite problem na teoriju (celih) brojeva. Ja nisam siguran da ona moze da da odgovor na svako pitanje. Znam da su se na blogub92 mnogi bavili ovim pitanjem, pa ne bih da bespotrebno razglabam.






Milan Novković Milan Novković 16:22 18.10.2008

Re: Simuliranje

Ako je u pitanju ne kvantna fizika, onda se atomi (cestice) predstavljaju sferama koje se ponasaju kao bilijarske kugle. Da li takvim objektima moze da se simulira fizika koja nije kvantna i koja nije njutnovska? Ovde mislim na primer dat u uvodnom tekstu, odnosno na zelju da se sa zadovoljavajucom preciznoscu simuliramo svi mi i svet koji nas okruzuje?


Ja ostavljam verovatnoću da može, i to ozbiljnu. Pogotovo što u jednom trebutku, kad smo mi simulirani, omo što mi vidimo kao objektivan svet ne mora da se simulira u prostorno vremenskoj celosti (tj dok niko ne gleda).

To što neki klasični zakoni sede nad kvantnom mehanikom ne menja stvar, u klasičnom svetu su se kvantni fenomeni izguili pa apstrakcije umeju da urade posao.

Ja nisam siguran da ona moze da da odgovor na svako pitanje

Tačno, ali mi ni ne umemo da postavimo svako pitanje. Mi, u stvari, mnogo često ubadamo pitanje u odgovor koji već imamo. Sequencing u vremenu, apstrakcije i adaptivni algoritmi umeju da urade posao, ja mislim.

Arhiva

   

Kategorije aktivne u poslednjih 7 dana