「當你真心渴望某樣東西時,整個宇宙都會聯合起來幫助你完成。」這段出自《牧羊少年奇幻之旅》的心靈雞湯,很有可能不只是廢話,而且還講對了一半。最近Google發表量子晶片Willow,激發了不少討論,但大家討論的不只是量子計算有多迅速,而是官方居然暗示了平行宇宙為真的可能性。也就是說,Willow晶片的超高速運算,是向多元宇宙汲取能量的結果!
講到這裡,你是不是看傻了呢?這到底是在看Google發表晶片,還是在看老高的YT呢?
還是要來看一下「逐字稿」。在Google官方部落格最新發文〈見見Willow,我們最先進的量子晶片〉(Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip)中,Google Quantum AI團隊負責人Hartmut Neven寫了一段特別有意思的話:
「Willow在基準測試中的表現令人驚嘆:它在不到五分鐘內就完成了一項計算,而這項計算對當今最快的超級電腦來說,需要花費10的25次方年,或者說是10秭(septillion)年。 如果要用完整的數字寫出來,那就是10,000,000,000,000,000,000,000,000年。這個令人震驚的數字,超越了物理學已知的時間尺度,並遠遠超過了宇宙的年齡。這為一種觀點提供了可信度,即量子計算發生在許多平行宇宙中,與我們生活在多元宇宙(multiverse)的理念相一致,這一觀點最早由David Deutsch提出。」
你或許會以為,這段話只是在譬喻或是形容Willow晶片多厲害,而Google終於學會行銷話術了,對吧?抱歉,或許這並不能作為平行宇宙存在的證據,但量子電腦與平行宇宙有關的假設,可不只是行銷話術。
為什麼量子電腦能比超級電腦快?
身為一個文組生,老實說我並不認為我具備解釋量子計算的資格。可是,在一個漫威電影宇宙、老高與小茉、反正我很閒……都某種程度分擔了科普量子物理的任務後,每個人似乎都能在日常生活中用上幾句「量子疊加」、「量子糾纏」。我想,用最簡單的方式來解釋也是可以的,吧?(看完不懂的話請去找老高)
量子電腦會比超級電腦快,簡而言之,來自量子力學三個核心特性:
疊加(Superposition): 一個量子位(qubit)可以同時處於0和1的疊加態,意味著𝑛個量子位可以代表2的𝑛次方個狀態。這讓量子計算不必像傳統電腦位元(bit)那樣逐一嘗試,而是能同時探索多種可能性,極大地提升運算效率。
糾纏(Entanglement): 量子糾纏讓兩個量子位之間產生高度相關性,即使相隔遙遠,它們的狀態也會保持一致。這種特性讓量子電腦在多量子位運算時,能快速協作,大幅減少信息交換的延遲,展現出傳統電腦無法達到的效率。
干涉(Interference): 透過調整量子態的相位,量子電腦可以增強正確答案的機率,削弱或消除錯誤的選項,進一步提升計算精度和速度。在量子演算法中,干涉用於放大目標解的機率,使測量結果更有可能是正確答案。
如果拿「走迷宮」做譬喻。傳統的CPU運算,是一次派一個人進去,超慢;GPU的平行運算,是一次派幾千個人,每個人走一條路走,最終再和彼此回報哪條路徑才是出口;而量子電腦運用的疊加、糾纏、干涉等量子特性,則像是火影忍者的影分身之術,無數個影分身隨時都能和彼此同步,直到找到出口。
回到Google Quantum AI負責人援引的David Deutsch之前,還是得先交代在量子力學中的「多世界詮釋」(Many-Worlds Interpretation, MWI)理論。
量子計算可以證明多元宇宙的存在嗎?
想必大家都聽過薛丁格的貓。簡而言之,貓咪在我們觀測之前,生死狀態是同時存在的(量子的疊加態),在觀測後,生死才會被「確認」。因此,傳統的哥本哈根詮釋認為,量子態在觀測時會「坍縮」為一個具體結果。但多世界詮釋(MWI)則認為,所有的可能性會持續存在,觀測者只是「選擇」了其中一個宇宙的結果,而其他宇宙的結果仍然會實現。
牛津大學物理學家、量子計算領域的重要開創者David Deutsch,是一位MWI的信仰者。他在《The Fabric of Reality》一書進一步擴張了多世界詮釋的假設。他認為量子計算的高效性能,是跨越多個平行宇宙的合作。他認為,當量子電腦在處理問題時,每個平行宇宙中的量子位會處於不同的狀態,並同時計算可能的解。而量子干涉現象,並非孤立宇宙內的效應,而是不同宇宙間波函的相互作用;正確的解透過干涉被增強,而錯誤的解則被削弱或消除,是多元宇宙之間資訊交換的體現。
白話的說,量子電腦的運算是在平行宇宙同時進行運算,同時考慮了所有的可能解,就像是奇異博士在《復仇者聯盟:無限之戰》所演示的那樣,他看到了14,000,605個平行宇宙的未來,而要打敗薩諾斯,僅有一種成功方案。
寫到這邊,又讓我想到艾西莫夫的《神也鬥不過愚蠢》(The Gods Themselves)。在書中,人類因為對能源的需求,開發出可以向另一個宇宙汲取能量的技術,而在另一個宇宙,擁有三種性別的高等智慧生物也另有算盤,最終可能導致兩個宇宙的毀滅。想到這不禁覺得有些可怕。假使Google真的證明了多世界詮釋的假設,或許這會比通用人工智慧(AGI)更轟動吧,但這似乎也打開了通往多元宇宙的大門,真不知是福是禍呢。