A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose

Μετάφραση: Nikolaos Benias Επιμέλεια: Chryssa R. Takahashi

Let's play a game.

Ας παίξουμε ένα παιχνίδι.

Imagine that you are in Las Vegas,

Φανταστείτε ότι βρίσκεστε στο Λας Βέγκας,

in a casino,

σε ένα καζίνο,

and you decide to play a game on one of the casino's computers,

και αποφασίζετε να παίξετε ένα παιχνίδι σε έναν από τους υπολογιστές του καζίνο,

just like you might play solitaire or chess.

όπως θα μπορούσατε να παίξετε πασιέντζα ή σκάκι.

The computer can make moves in the game, just like a human player.

Ο υπολογιστής μπορεί να κάνει τις ίδιες κινήσεις όπως ένας άνθρωπος.

This is a coin game.

Αυτό είναι ένα παιχνίδι νομισμάτων.

It starts with a coin showing heads,

Ξεκινά με ένα νόμισμα που δείχνει κορώνα

and the computer will play first.

και ο υπολογιστής θα παίξει πρώτος.

It can choose to flip the coin or not,

Μπορεί να επιλέξει να γυρίσει το κέρμα ή όχι,

but you don't get to see the outcome.

αλλά δεν μπορείτε να δείτε το αποτέλεσμα.

Next, it's your turn.

Μετά, είναι η σειρά σας.

You can also choose to flip the coin or not,

Μπορείτε επίσης να επιλέξετε αν θα γυρίσετε το κέρμα ή όχι

and your move will not be revealed to your opponent, the computer.

χωρίς να αποκαλυφθεί η κίνησή σας στον αντίπαλο, τον υπολογιστή.

Finally, the computer plays again, and can flip the coin or not,

Τέλος, ο υπολογιστής παίζει και πάλι, και μπορεί να αναστρέψει το κέρμα ή όχι,

and after these three rounds,

και μετά από αυτούς τους τρεις γύρους

the coin is revealed,

το κέρμα αποκαλύπτεται.

and if it is heads, the computer wins,

Αν είναι κορώνα, ο υπολογιστής κερδίζει,

if it's tails, you win.

αν είναι γράμματα, κερδίζετε εσείς.

So it's a pretty simple game,

Είναι ένα αρκετά απλό παιχνίδι,

and if everybody plays honestly, and the coin is fair,

και αν όλοι παίζουν με ειλικρίνεια και το κέρμα είναι δίκαιο,

then you have a 50 percent chance of winning this game.

τότε έχετε μια πιθανότητα 50 τοις εκατό να κερδίσετε αυτό το παιχνίδι.

And to confirm that,

Και για να το επιβεβαιώσω,

I asked my students to play this game on our computers,

ζήτησα στους μαθητές μου να παίξουν το παιχνίδι στους υπολογιστές μας

and after many, many tries,

και μετά από πολλές, πολλές προσπάθειες,

their winning rate ended up being 50 percent, or close to 50 percent,

το ποσοστό νίκης κατέληξε να είναι 50 τοις εκατό ή σχεδόν 50 τοις εκατό,

as expected.

όπως αναμενόταν.

Sounds like a boring game, right?

Ακούγεται σαν ένα βαρετό παιχνίδι, σωστά;

But what if you could play this game on a quantum computer?

Τι θα γινόταν αν παίζατε αυτό το παιχνίδι σε έναν κβαντικό υπολογιστή;

Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers,

Τα καζίνο του Λας Βέγκας δεν έχουν κβαντικούς υπολογιστές,

as far as I know,

απ' όσο γνωρίζω,

but IBM has built a working quantum computer.

αλλά η IBM έχει δημιουργήσει έναν λειτουργικό κβαντικό υπολογιστή.

Here it is.

Αυτός είναι.

But what is a quantum computer?

Αλλά τι είναι ένας κβαντικός υπολογιστής;

Well, quantum physics describes

Λοιπόν, η κβαντική φυσική περιγράφει

the behavior of atoms and fundamental particles,

τη συμπεριφορά των ατόμων και των θεμελιωδών σωματιδίων,

like electrons and photons.

όπως τα ηλεκτρόνια και τα φωτόνια.

So a quantum computer operates

Ο κβαντικός υπολογιστής λειτουργεί

by controlling the behavior of these particles,

ελέγχοντας τη συμπεριφορά των σωματιδίων αυτών,

but in a way that is completely different from our regular computers.

αλλά με έναν τελείως διαφορετικό τρόπο από τους κοινούς υπολογιστές.

So a quantum computer is not just a more powerful version

Έτσι, ένας κβαντικός υπολογιστής δεν είναι μόνο μια πιο ισχυρή έκδοση

of our current computers,

των σύγχρονων υπολογιστών μας,

just like a light bulb is not a more powerful candle.

ακριβώς όπως μια λάμπα δεν είναι ένα ισχυρότερο κερί.

You cannot build a light bulb by building better and better candles.

Δεν μπορείτε να φτιάξετε μια λάμπα φτιάχνοντας όλο και καλύτερα κεριά.

A light bulb is a different technology,

Ο λαμπτήρας είναι μια διαφορετική τεχνολογία,

based on deeper scientific understanding.

έχοντας μια βαθύτερη επιστημονική κατανόηση.

Similarly, a quantum computer is a new kind of device,

Ομοίως, ένας κβαντικός υπολογιστής είναι μια νέα συσκευή,

based on the science of quantum physics,

βασισμένη στην επιστήμη της κβαντικής φυσικής,

and just like a light bulb transformed society,

και ακριβώς όπως η λάμπα μετασχημάτισε την κοινωνία,

quantum computers have the potential to impact

οι κβαντικοί υπολογιστές έχουν τη δυνατότητα να επηρεάσουν

so many aspects of our lives,

τόσες πολλές πτυχές της ζωής μας,

including our security needs, our health care and even the internet.

συμπεριλαμβανομένων των αναγκών ασφαλείας,

την υγειονομική περίθαλψη, ακόμη και το Διαδίκτυο.

So companies all around the world are working to build these devices,

Έτσι εταιρείες ανά τον κόσμο εργάζονται για την κατασκευή αυτών των συσκευών,

and to see what the excitement is all about,

και για να δούμε γιατί όλος αυτός ο ενθουσιασμός,

let's play our game on a quantum computer.

ας παίξουμε το παιχνίδι σε έναν κβαντικό υπολογιστή.

So I can log into IBM's quantum computer from right here,

Μπορώ να συνδεθώ από εδώ με τον κβαντικό υπολογιστή της ΙΒΜ,

which means I can play the game remotely,

δηλαδή μπορώ να παίξω το παιχνίδι εξ' αποστάσεως,

and so can you.

όπως και εσείς.

To make this happen, you may remember getting an email ahead of time, from TED,

Για να γίνει αυτό, ίσως θυμάστε ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου από TED,

asking you whether you would choose to flip the coin or not,

που ρωτούσε αν θα επιλέγατε να γυρίσετε το κέρμα ή όχι,

if you played the game.

αν παίζατε αυτό το παιχνίδι.

Well, actually, we asked you to choose between a circle or a square.

Για την ακρίβεια, ζητήσαμε να επιλέξετε μεταξύ ενός κύκλου ή ενός τετραγώνου.

You didn't know it, but your choice of circle meant "flip the coin,"

Δεν το γνωρίζατε, αλλά η επιλογή του κύκλου σήμαινε «αναστροφή»

and your choice of square was "don't flip."

και η επιλογή του τετραγώνου ήταν «μη αναστροφή».

We received 372 responses.

Λάβαμε 372 απαντήσεις.

Thank you.

Ευχαριστώ.

That means we can play 372 games against the quantum computer

Αυτό σημαίνει

ότι μπορούμε να παίξουμε 372 παιχνίδια εναντίον του κβαντικού υπολογιστή

using your choices.

χρησιμοποιώντας τις επιλογές σας.

And it's a pretty fast game to play,

Είναι ένα αρκετά γρήγορο παιχνίδι,

so I can show you the results right here.

έτσι μπορώ να σας δείξω τα αποτελέσματα.

Unfortunately, you didn't do very well.

Δυστυχώς, δεν τα πήγατε πολύ καλά.

(Laughter)

(Γέλια)

The quantum computer won almost every game.

Ο κβαντικός υπολογιστής κέρδισε σχεδόν κάθε παιχνίδι.

It lost a few only because of operational errors in the computer.

Έχασε μερικά λόγω λειτουργικών σφαλμάτων στον υπολογιστή.

(Laughter)

(Γέλια)

So how did it achieve this amazing winning streak?

Πώς, λοιπόν, πέτυχε αυτό το εκπληκτικό σερί νικών;

It seems like magic or cheating,

Φαντάζει μαγικό ή ζαβολιά,

but actually, it's just quantum physics in action.

αλλά στην πραγματικότητα, είναι απλώς η κβαντική φυσική εν δράση.

Here's how it works.

Έτσι λειτουργεί.

A regular computer simulates heads or tails of a coin as a bit,

Ένας κοινός υπολογιστής προσομοιώνει την κορώνα ή γράμματα ως ένα δυφίο,

a zero or a one,

μηδέν ή ένα

or a current flipping on and off inside your computer chip.

ή μια τρέχουσα εναλλαγή στον επεξεργαστή του υπολογιστή σας.

A quantum computer is completely different.

Ο κβαντικός υπολογιστής είναι τελείως διαφορετικός.

A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity.

Το κβαντικό δυφίο έχει μια πιο ρευστή, μη γραμμική ταυτότητα.

It can exist in a superposition, or a combination of zero and one,

Μπορεί να υπάρχει σε μια υπέρθεση ή έναν συνδυασμό μηδέν και ένα,

with some probability of being zero and some probability of being one.

με κάποια πιθανότητα να είναι μηδέν και κάποια πιθανότητα να είναι ένα.

In other words, its identity is on a spectrum.

Με άλλα λόγια, η ταυτότητά του είναι σε ένα φάσμα.

For example, it could have a 70 percent chance of being zero

Για παράδειγμα, θα μπορούσε να έχει μια πιθανότητα 70 τοις εκατό να είναι μηδέν

and a 30 percent chance of being one

και μια πιθανότητα 30 τοις εκατό να είναι ένα

or 80-20 or 60-40.

ή 80-20 ή 60-40.

The possibilities are endless.

Οι πιθανότητες είναι ατελείωτες.

The key idea here

Η βασική ιδέα εδώ

is that we have to give up on precise values of zero and one

είναι ότι πρέπει να εγκαταλείψουμε τις ακριβείς τιμές μηδέν και ένα

and allow for some uncertainty.

και να επιτρέψουμε κάποια αβεβαιότητα.

So during the game,

Έτσι κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού,

the quantum computer creates this fluid combination of heads and tails,

ο κβαντικός υπολογιστής δημιουργεί αυτόν τον ρευστό συνδυασμό κορώνας-γράμματα,

zero and one,

μηδέν και ένα,

so that no matter what the player does,

έτσι ώστε ανεξάρτητα τι κάνει ο παίκτης,

flip or no flip,

περιστροφή ή μη,

the superposition remains intact.

η υπέρθεση παραμένει άθικτη.

It's kind of like stirring a mixture of two fluids.

Είναι σαν την ανάδευση ενός μείγματος με δύο ρευστά.

Whether or not you stir, the fluids remain in a mixture,

Είτε ανακατεύετε, είτε όχι, τα ρευστά παραμένουν σε ένα μείγμα,

but in its final move,

αλλά στην τελική του κίνηση,

the quantum computer can unmix the zero and one,

ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί να ξεχωρίσει το μηδέν και το ένα,

perfectly recovering heads so that you lose every time.

να έχει ως αποτέλεσμα πάντα κορώνα έτσι ώστε να χάσετε κάθε φορά.

(Laughter)

(Γέλια)

If you think this is all a bit weird, you are absolutely right.

Αν νομίζετε ότι όλα αυτά είναι λίγο περίεργα, έχετε απόλυτο δίκιο.

Regular coins do not exist in combinations of heads and tails.

Στα κοινά κέρματα δεν υπάρχει μεικτή κατάσταση.

We do not experience this fluid quantum reality

Δε βιώνουμε τη ρευστή κβαντική πραγματικότητα

in our everyday lives.

στην καθημερινότητά μας.

So if you are confused by quantum,

Έτσι εάν μπερδεύεστε με την κβαντική,

don't worry, you're getting it.

μην ανησυχείτε, θα την καταλάβετε.

(Laughter)

(Γέλια)

But even though we don't experience quantum strangeness,

Αλλά, παρότι δεν βιώνουμε κβαντικά παράδοξα,

we can see its very real effects in action.

μπορούμε να δούμε τα πραγματικά της αποτελέσματα σε δράση.

You've seen the data for yourself.

Έχετε δει τα δεδομένα μόνοι σας.

The quantum computer won

Ο κβαντικός υπολογιστής κέρδισε,

because it harnessed superposition and uncertainty,

γιατί αξιοποίησε την υπέρθεση και την αβεβαιότητα

and these quantum properties are powerful,

και αυτές οι κβαντικές ιδιότητες είναι πανίσχυρες,

not just to win coin games,

όχι μόνο για να κερδίσετε σε παιχνίδια νομισμάτων,

but also to build future quantum technologies.

αλλά και για την οικοδόμηση μελλοντικών κβαντικών τεχνολογιών.

So let me give you three examples of potential applications

Επομένως, επιτρέψτε μου να σας δώσω τρία παραδείγματα πιθανών εφαρμογών

that could change our lives.

που θα μπορούσαν να αλλάξουν τη ζωή μας.

First of all, quantum uncertainty could be used to create private keys

Καταρχήν, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη δημιουργία ιδιωτικών κλειδιών

for encrypting messages sent from one location to another

για την κρυπτογραφημένη αποστολή μηνυμάτων από μια τοποθεσία σε άλλη,

so that hackers could not secretly copy the key perfectly,

έτσι ώστε οι χάκερ να μην μπορούν να υποκλέψουν το κλειδί,

because of quantum uncertainty.

λόγω της κβαντικής αβεβαιότητας.

They would have to break the laws of quantum physics

Θα πρέπει να παραβούν τους νόμους της κβαντικής φυσικής

to hack the key.

για να υποκλέψουν το κλειδί.

So this kind of unbreakable encryption is already being tested by banks

Ήδη, αυτή η απαραβίαστη κρυπτογράφηση δοκιμάζεται απ' τις τράπεζες

and other institutions worldwide.

και άλλα ιδρύματα παγκοσμίως.

Today, we use more than 17 billion connected devices globally.

Σήμερα, χρησιμοποιούμε περισσότερες από 17 δις συνδεδεμένες συσκευές παγκοσμίως.

Just imagine the impact quantum encryption could have in the future.

Φανταστείτε τον αντίκτυπο της κβαντικής κρυπτογράφισης στο μέλλον.

Secondly, quantum technologies could also transform health care and medicine.

Δεύτερον, θα μπορούσαν να μετασχηματίσουν την ιατρική περίθαλψη και την ιατρική.

For example, the design and analysis of molecules for drug development

Για παράδειγμα, ο σχεδιασμός και η ανάλυση των μορίων για την ανάπτυξη φαρμάκων

is a challenging problem today,

είναι ένα δύσκολο πρόβλημα σήμερα,

and that's because exactly describing and calculating

και αυτό συμβαίνει γιατί η ακριβής περιγραφή και ο υπολογισμός

all of the quantum properties of all the atoms in the molecule

όλων των κβαντικών ιδιοτήτων όλων των ατόμων στο μόριο

is a computationally difficult task, even for our supercomputers.

είναι ένα υπολογιστικά δύσκολο έργο, ακόμη και για τους υπερυπολογιστές μας.

But a quantum computer could do better,

Αλλά ένας κβαντικός υπολογιστής τα καταφέρνει καλύτερα,

because it operates using the same quantum properties

γιατί λειτουργεί με τις ίδιες κβαντικές ιδιότητες

as the molecule it's trying to simulate.

του μορίου που προσπαθεί να προσομοιώσει.

So future large-scale quantum simulations for drug development

Μελλοντικές μεγάλης κλίμακας κβαντικές προσομοιώσεις για την ανάπτυξη φαρμάκων

could perhaps lead to treatments for diseases like Alzheimer's,

μπορούν να οδηγήσουν σε θεραπείες ασθενειών, όπως τη νόσο Αλτσχάιμερ,

which affects thousands of lives.

που επηρεάζει χιλιάδες ζωές.

And thirdly, my favorite quantum application

Και τρίτον, η αγαπημένη μου κβαντική εφαρμογή

is teleportation of information from one location to another

είναι η τηλεμεταφορά πληροφοριών από τη μια τοποθεσία στην άλλη

without physically transmitting the information.

χωρίς φυσική μετάδοση της πληροφορίας.

Sounds like sci-fi, but it is possible,

Ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία, αλλά είναι δυνατόν,

because these fluid identities of the quantum particles

γιατί αυτές οι ρευστές ταυτότητες των κβαντικών σωματιδίων

can get entangled across space and time

μπορούν να εμπλακούν διαμέσω του χωροχρόνου

in such a way that when you change something about one particle,

με τέτοιο τρόπο, ώστε αν αλλάξει κάτι στο ένα σωματίδιο,

it can impact the other,

μπορεί να επηρεάσει το άλλο,

and that creates a channel for teleportation.

και αυτό δημιουργεί ένα κανάλι για τηλεμεταφορά.

It's already been demonstrated in research labs

Έχει ήδη αποδειχθεί σε ερευνητικά εργαστήρια

and could be part of a future quantum internet.

και θα μπορούσε να είναι μέρος ενός μελλοντικού κβαντικού διαδικτύου.

We don't have such a network as yet,

Δεν έχουμε ακόμα ένα τέτοιο δίκτυο,

but my team is working on these possibilities,

αλλά η ομάδα μου εργάζεται με αυτές τις δυνατότητες,

by simulating a quantum network on a quantum computer.

προσομοιώνοντας ένα κβαντικό δίκτυο σε έναν κβαντικό υπολογιστή.

So we have designed and implemented some interesting new protocols

Έχουμε σχεδιάσει και υλοποιήσει μερικά ενδιαφέροντα νέα πρωτόκολλα,

such as teleportation among different users in the network

όπως η τηλεμεταφορά μεταξύ διαφορετικών χρηστών στο δίκτυο

and efficient data transmission

και αποτελεσματική μετάδοση δεδομένων

and even secure voting.

ακόμη και ασφαλή ψηφοφορία.

So it's a lot of fun for me, being a quantum physicist.

Έτσι, είναι διασκεδαστικό να είμαι μια κβαντική φυσικός.

I highly recommend it.

Το συνιστώ ανεπιφύλακτα.

(Laughter)

(Γέλια)

We get to be explorers in a quantum wonderland.

Μπορούμε να είμαστε εξερευνητές σε μια κβαντική περιοχή θαυμάτων.

Who knows what applications we will discover next.

Ποιος ξέρει τι εφαρμογές θα ανακαλύψουμε αργότερα.

We must tread carefully and responsibly

Πρέπει να βαδίσουμε προσεκτικά και υπεύθυνα

as we build our quantum future.

καθώς χτίζουμε το κβαντικό μέλλον μας.

And for me, personally,

Και για μένα, προσωπικά,

I don't see quantum physics as a tool just to build quantum computers.

δεν βλέπω την κβαντική φυσική μόνο ως ένα εργαλείο για την κατασκευή υπολογιστών.

I see quantum computers as a way for us to probe the mysteries of nature

Βλέπω τους κβαντικούς υπολογιστές ως έναν τρόπο ερεύνησης των μυστηριών της φύσης

and reveal more about this hidden world outside of our experiences.

και την αποκάλυψη περισσότερων για αυτόν τον κρυφό κόσμο εκτός των εμπειριών μας.

How amazing that we humans,

Πόσο εκπληκτικό είναι ότι εμείς οι άνθρωποι,

with our relatively limited access to the universe,

με τη σχετικά περιορισμένη πρόσβαση στο σύμπαν,

can still see far beyond our horizons

βλέπουμε πολύ πιο πέρα ​​από τους ορίζοντές μας

just using our imagination and our ingenuity.

απλώς χρησιμοποιώντας τη φαντασία μας και την εφευρετικότητά μας.

And the universe rewards us

Και το σύμπαν μας ανταμείβει,

by showing us how incredibly interesting and surprising it is.

δείχνοντάς μας πόσο απίστευτα ενδιαφέρον και εκπληκτικό είναι.

The future is fundamentally uncertain,

Το μέλλον είναι από τη βάση του αβέβαιο,

and to me, that is certainly exciting.

και για εμένα, αυτό είναι σίγουρα συναρπαστικό.

Thank you.

Ευχαριστώ.

(Applause)

(Χειροκρότημα)