Fyzik Michio Kaku: "Odhalíme tajemství vesmíru"
24. 4. 2023
Kvantové počítače změní náš svět, vyléčí rakovinu a vyřeší klimatickou krizi, říká vědec a fanoušek sci-fi - ale dokážeme je zprovoznit?
Co kdyby však počítače používané k vývoji umělé inteligence nahradily počítače schopné provádět výpočty ne milionkrát, ale bilionkrát rychleji? Co kdyby úkoly, které by na dnešních zařízeních trvaly tisíce let, mohly být hotové během několika sekund? Přesně takovou budoucnost předpovídá fyzik Michio Kaku. Podle něj se chystáme opustit digitální věk a přejít do kvantové éry, která přinese nepředstavitelné vědecké a společenské změny. Počítače už nebudou k výpočtům používat tranzistory, ale subatomární částice, což uvolní neuvěřitelný výpočetní výkon.
Raketový motor kvantových počítačů podle Kakua zcela změní výzkum v chemii, biologii a fyzice, což bude mít nejrůznější vedlejší účinky. Mimo jiné nám to umožní odebírat CO2 z atmosféry a přeměňovat jej na palivo, přičemž odpadní produkty budou zachyceny a znovu použity - tzv. recyklace uhlíku. Umožní nám získávat dusík ze vzduchu bez vysokých teplot a tlaků, které způsobují, že výroba hnojiv v současnosti představuje 2 % energie spotřebované na Zemi. To povede k nové zelené revoluci. Umožní nám tp vytvořit superúčinné baterie, které pomohou obnovitelným zdrojům energie jít ještě dál (dnešní lithium-iontové baterie přenášejí jen asi 1 % energie uložené v benzínu). Vyřeší to konstrukční a technické problémy, které nám v současné době brání ve výrobě levné a vydatné energie pomocí jaderné fúze. A povede k radikálně účinné léčbě rakoviny, Alzheimerovy a Parkinsonovy choroby a řady dalších onemocnění.
Jak? Nejdůležitější je pochopit, že kvantové počítače mohou provádět výpočty mnohem rychleji než digitální počítače. Využívají k tomu qubity, kvantový ekvivalent bitů - nul a jedniček, které v běžném počítači přenášejí informace. Zatímco bity jsou uloženy jako elektrické náboje v tranzistorech vyleptaných na křemíkových čipech, qubity jsou reprezentovány vlastnostmi částic, například úhlovou hybností elektronu. Vynikající palebná síla qubitů je dána tím, že v podivném subatomárním světě neplatí zákony klasické fyziky, takže mohou nabývat libovolných hodnot mezi nulou a jedničkou a umožňují záhadný proces zvaný kvantové provázání, který Einstein slavně nazval spukhafte Fernwirkung neboli "strašidelné působení na dálku". Kaku se ve své knize statečně snaží tyto mechanismy vysvětlit, ale pro laika je v podstatě nemožné je plně pochopit. Jak říká popularizátorka vědy Sabine Hossenfelderová v jednom ze svých nesmírně populárních videí na YouTube na toto téma: "Když píšeme o kvantové mechanice, stojíme před úkolem převést matematické výrazy do jazyka. A bez ohledu na to, jaký jazyk používáme, zda angličtinu, němčinu, čínštinu nebo cokoli jiného, náš jazyk se nevyvinul pro popis kvantového chování."
Zůstávají nám jen různě užitečné analogie, například vláčky na hraní s kružítkem a myši v bludišti, na které se Kaku odvolává, aby vysvětlil tak složité myšlenky, jako je superpozice a integrál dráhy. Kromě nich je tu ještě jeden důležitý poznatek: realita je kvantová, a proto ji kvantové počítače mohou simulovat způsobem, s nímž mají digitální počítače potíže. "Matka příroda nepočítá digitálně," říká mi. "Kvantové počítače by [měly být schopny] odhalit tajemství života, tajemství vesmíru, tajemství hmoty, protože jazykem přírody je kvantový princip." Pokud chcete přesně vědět, jak funguje fotosyntéza (která je pro moderní vědu stále záhadou), nebo jak v lidském těle interaguje jeden protein s druhým, budete moci využít "virtuální laboratoř" kvantového počítače k jejímu přesnému modelování. Navrhování léků k přerušení biologických procesů, které se zvrtly, jako je množení rakovinných buněk nebo nesprávné skládání proteinů při Alzheimerově chorobě, by mohlo být mnohem snazší. Kaku dokonce předpokládá, že se podaří rozluštit záhadu stárnutí, abychom ho mohli zastavit - jedna z kapitol jeho knihy se jmenuje jednoduše "Nesmrtelnost".
Kaku to odmítá. Poukazuje na miliardy dolarů, které se do kvantového výzkumu vkládají - "zlatá horečka je v plném proudu" - a na to, jak zpravodajské agentury upozorňují na nutnost připravit se na kvantovou technologii. To je ale sotva pozitivní důkaz, že to splní očekávání. Kaku pokrčí rameny: "Život je hazard."
V každém případě není zdaleka jediným pravověrným. Korporace jako IBM, Google, Microsoft a Intel do této technologie mohutně investují, stejně jako čínská vláda, která vyvinula 113 qubitový počítač s názvem Jiuzhang. Předpokládejme tedy na chvíli, že se kvantové sny stanou skutečností: je zodpovědné zdůrazňovat pozitiva, jak to dělá Kaku? A co možnost, že by tyto obrovské schopnosti byly zneužity ke špatným účelům?
"No, to je univerzální zákon technologie, že [může být] použita k dobrému nebo zlému. Když lidé objevili luk a šípy, mohli jsme je použít k skolení zvěře a nakrmení lidí v našem kmeni. Ale luk a šíp se samozřejmě dají použít i proti našim nepřátelům."
Zejména pokroky ve fyzice vždy vyvolávaly vyhlídky na nové a obávanější zbraně. V důsledku toho ale nemůžete brzdit výzkum: učiníte objevy a pak se vypořádáte s důsledky. "Proto regulujeme jaderné zbraně. Jaderné zbraně jsou poměrně jednoduchým důsledkem Einsteinova E=mc2. A je třeba je regulovat, protože 'E' by stačilo ke zničení lidstva na planetě Zemi. V určitém okamžiku se dostaneme na hranice této technologie, kdy bude mít negativní dopad na společnost. Právě teď v tom vidím spoustu výhod."
V každém případě pro Kakua platí, že ve vědění je síla. Je to jeden z důvodů, proč se z laboratoře přesunul do televize, rádia a knih. "Smyslem psaní knih pro veřejnost je, aby [mohla] činit vzdělaná, rozumná a moudrá rozhodnutí o budoucnosti technologií. Jakmile se technologie stanou tak složitými, že je průměrný člověk nedokáže pochopit, nastane velký problém, protože pak budou směřování této technologie řídit lidé bez morálního kompasu."
Knihu Quantum Supremacy (Kvantová nadvláda) od Michia Kakua vydává nakladatelství Allen Lane 2. května.
Diskuse