A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose

Fordító: Péter Pallós Lektor: Beatrix Turán

Let's play a game.

Játsszunk!

Imagine that you are in Las Vegas,

Képzeljék el,

hogy egy Las Vegas-i kaszinóban vagyunk,

in a casino,

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

és úgy döntünk, hogy játszunk a kaszinó egyik számítógépén,

just like you might play solitaire or chess.

mintha pasziánszoznánk, vagy sakkoznánk.

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

A számítógép lépéseket tehet, akár az emberi játékos.

This is a coin game.

Játsszunk pénzérmével!

It starts with a coin showing heads,

Fejet mutató érmével kezdünk,

and the computer will play first.

és a gép lép először.

It can choose to flip the coin or not,

A gép választhat: földobja az érmét vagy sem,

but you don't get to see the outcome.

de mi nem látjuk az eredményt.

Next, it's your turn.

Most mi jövünk.

You can also choose to flip the coin or not,

Mi is választhatunk: dobunk vagy sem,

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

és a mi lépésünk sem tárul föl ellenfelünk, a gép előtt.

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

Végül megint a gép jön: dobhat vagy sem,

and after these three rounds,

és három forduló után

the coin is revealed,

fölfedjük az érmét.

and if it is heads, the computer wins,

Ha fej, a gép nyer,

if it's tails, you win.

ha írás, mi nyerünk.

So it's a pretty simple game,

Elég egyszerű játék,

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

és ha mindenki becsületesen játszik, és az érme nem cinkelt,

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

akkor 50%-os valószínűséggel nyerünk a játékban.

And to confirm that,

Ezt bizonyítandó,

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

megkértem hallgatóimat, játsszák ezt a játékot a mi gépeinken,

and after many, many tries,

és sok-sok kísérlet után

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

nyerési arányuk 50% vagy akörül alakult,

as expected.

ahogy az várható volt.

Sounds like a boring game, right?

Unalmas játéknak tűnik, ugye?

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

És ha kvantumszámítógépen játszanánk?

Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers,

A Las Vegas-i kaszinóknak nincs kvantumgépük,

as far as I know,

már amennyire tudom,

but IBM has built a working quantum computer.

de az IBM-nek van működő kvantumgépe.

Here it is.

Ez az.

But what is a quantum computer?

De mi a kvantumszámítógép?

Well, quantum physics describes

A kvantumfizika leírja

the behavior of atoms and fundamental particles,

az atomok és az elemi részecskék,

pl. az elektron és foton viselkedését.

like electrons and photons.

So a quantum computer operates

A kvantumszámítógép

by controlling the behavior of these particles,

e részecskék viselkedésének szabályozása útján működik,

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

de a hagyományos gépeinktől teljesen eltérő módon.

So a quantum computer is not just a more powerful version

A kvantumgép jelenlegi gépeinknek

nem csupán nagyobb teljesítményű változata,

of our current computers,

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

mint ahogy az izzólámpa sem nagyobb teljesítményű gyertya.

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

Nem hozhatunk létre izzólámpát egyre jobb gyertyákból.

A light bulb is a different technology,

Az izzólámpa technológiája egészen más,

based on deeper scientific understanding.

mert mélyebb tudományos ismereteken alapszik.

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

Hasonlóképp, a kvantumgép újfajta eszköz,

based on the science of quantum physics,

amely a kvantumfizika tudományán alapul,

and just like a light bulb transformed society,

és mint ahogy az izzólámpa átalakította a társadalmat,

quantum computers have the potential to impact

a kvantumgépeknek is megvan a lehetőségük,

hogy életünk számos területére hatást gyakoroljanak,

so many aspects of our lives,

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

biztonsági szükségletünket, egészségünket, sőt az internetet is beleértve.

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

Cégek az egész világon igyekeznek ilyen gépeket építeni,

and to see what the excitement is all about,

s hogy értsük, mire ez a nagy izgalom,

let's play our game on a quantum computer.

játsszuk el most ugyanazt kvantumszámítógépen!

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

Rákapcsolódhatok innen az IBM kvantumgépére,

which means I can play the game remotely,

így távolról játszhatok rajta,

and so can you.

és önök is.

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

Ehhez emlékezzenek, korábban ímélt kaptak a TED-től,

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

amelyben megkérdezték, mit választanak: földobják-e az érmét vagy sem,

if you played the game.

ha játszanának.

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

Valójában azt kértük, válasszanak a kör és a négyzet között.

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

Nem tudták, hogy a kör választása azt jelenti: "földobom az érmét",

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

a négyzeté: "nem dobom föl".

We received 372 responses.

372 választ kaptunk.

Thank you.

Köszönjük.

That means we can play 372 games against the quantum computer

Eszerint 372 játszmát játszhatunk a kvantumszámítógéppel

az önök választása fölhasználásával.

using your choices.

And it's a pretty fast game to play,

A játszmák elég gyorsan lezajlanak,

so I can show you the results right here.

így bemutathatom a végeredményt.

Unfortunately, you didn't do very well.

Sajnos, nem nagyon ment önöknek a játék.

(Laughter)

(Nevetés)

The quantum computer won almost every game.

A kvantumgép majdnem minden játszmát megnyert.

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

Párat csak a gép működési zavara miatt vesztett.

(Laughter)

(Nevetés)

So how did it achieve this amazing winning streak?

Hogy érte el ezt az elképesztő nyerősorozatot?

It seems like magic or cheating,

Látszólag varázslattal vagy csalással,

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

ám valójában a kvantumfizika révén.

Here's how it works.

Íme, így működik.

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

A szokásos számítógép szimulálja az érme fej vagy írás oldalát

a zero or a one,

bit alakjában: 0 vagy 1,

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

azaz: "dobja az érmét" vagy sem a gép csipjének áramkörében.

A quantum computer is completely different.

A kvantumszámítógép teljesen más.

A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity.

A kvantumbitnek sokkal "cseppfolyósabb", nem bináris a jellege.

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

Létezhet szuperpozícióban, azaz a 0 és az 1 kombinációjaként,

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

mikor egyszerre létezik a 0 s az 1 valószínűsége.

In other words, its identity is on a spectrum.

Másként fogalmazva: a jellege spektrumon helyezkedik el.

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

Pl. a 0-nak 70%-os valószínűsége lehet,

and a 30 percent chance of being one

és az 1-nek 30%-os;

or 80-20 or 60-40.

de lehet 80-20 vagy 60-40.

The possibilities are endless.

A lehetőségek száma végtelen.

The key idea here

A lényeges gondolat ebben az,

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

hogy föl kell adnunk a 0 és 1 pontos értékét,

and allow for some uncertainty.

és meg kell engednünk némi bizonytalanságot.

So during the game,

A játszma folyamán

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

a kvantumgép előállítja a fejek és írások "cseppfolyós" kombinációját,

zero and one,

a nullát és egyest,

so that no matter what the player does,

és attól függetlenül,

flip or no flip,

hogy a játékos dob vagy sem,

the superposition remains intact.

a szuperpozíció változatlan marad.

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

Ez olyan, mintha két folyadékot kevernénk össze.

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

Összekeverjük vagy sem, a folyadékok benne lesznek a keverékben,

but in its final move,

de utolsó lépésként

the quantum computer can unmix the zero and one,

a kvantumgép a 0-t és az 1-et szét tudja választani,

perfectly recovering heads so that you lose every time.

tökéletesen visszaállítja a fejeket, ezért vesztünk mindig mi.

(Laughter)

(Nevetés)

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

Ha úgy vélik, hogy ez kissé fura, teljesen igazuk van.

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

A rendes érméknél nem létezik a fejek és írások kombinációja.

We do not experience this fluid quantum reality

Mindennapi életünkben

e "cseppfolyós" kvantumvalóságot nem tapasztaljuk.

in our everyday lives.

So if you are confused by quantum,

Ha összezavarodtak a kvantumoktól,

don't worry, you're getting it.

nyugi, ez azt jelzi, hogy valami már dereng.

(Laughter)

(Nevetés)

But even though we don't experience quantum strangeness,

De még ha nem tapasztaljuk is a kvantum furcsaságát,

we can see its very real effects in action.

azért megfigyelhetjük működés közben a nagyon is valódi hatásait.

You've seen the data for yourself.

Maguk is láthatták az adatokat.

The quantum computer won

A kvantumgép nyert,

because it harnessed superposition and uncertainty,

mert hasznosította a szuperpozíciót és a bizonytalanságot,

and these quantum properties are powerful,

és e kvantumtulajdonságok

nemcsak az érmejátszma megnyerésében hatékonyak,

not just to win coin games,

but also to build future quantum technologies.

hanem a jövő kvantumtechnológiáinak létrehozásában is.

So let me give you three examples of potential applications

Három példát említek a lehetséges alkalmazások közül,

that could change our lives.

melyek megváltoztathatják életünket.

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

Először is, a kvantumbizonytalanság egyedi titkosítási kulcsokra használható

for encrypting messages sent from one location to another

az egyik helyről a másikra küldött titkosított üzenetek továbbítására,

so that hackers could not secretly copy the key perfectly,

így a kvantumbizonytalanság miatt

a hekkerek képtelenek tökéletesen lemásolni a kulcsot.

because of quantum uncertainty.

They would have to break the laws of quantum physics

A kulcs feltöréséhez

meg kéne sérteniük a kvantumfizika törvényszerűségeit.

to hack the key.

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

Az efféle feltörhetetlen titkosítást bankok és más szervezetek

and other institutions worldwide.

már világszerte tesztelik.

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

Ma világszerte több mint 17 milliárd összekapcsolt eszközt használunk.

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

Képzeljék el a kvantumtitkosítás jövőbeni hatását!

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

Másrészt, a kvantumtechnológiák a gyógyászatot is átalakíthatják.

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

Pl. a molekulaelemzés és -tervezés

is a challenging problem today,

a gyógyszerfejlesztés égető problémája.

and that's because exactly describing and calculating

Azért, mert ha molekulák atomjai minden kvantumtulajdonságát

pontosan le akarjuk írni és kiszámítani,

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

az bonyolult számítástechnikai feladat még a szuperszámítógépeknek is.

is a computationally difficult task, even for our supercomputers.

But a quantum computer could do better,

Ám a kvantumgép ezt jobban megoldja,

because it operates using the same quantum properties

mert ugyanazokat a kvantumtulajdonságokat használja a működéséhez,

as the molecule it's trying to simulate.

mint a molekulák, melyek viselkedését szimulálnia kell.

So future large-scale quantum simulations for drug development

A gyógyszerfejlesztés jövőbeli nagymérvű kvantumszimulációi

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

az ezrek életét befolyásoló Alzheimer-kór gyógykezelését

which affects thousands of lives.

alapozhatják meg.

And thirdly, my favorite quantum application

Harmadszor, kedvenc kvantumalkalmazásom

is teleportation of information from one location to another

információ teleportálása egyik helyről másikra,

without physically transmitting the information.

anélkül hogy fizikailag továbbítanánk az információt.

Sounds like sci-fi, but it is possible,

Sci-finek hangzik, pedig lehetséges,

because these fluid identities of the quantum particles

mert a kvantumrészecskék cseppfolyós jellegük miatt

can get entangled across space and time

téren és időn át úgy fonódhatnak össze,

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

hogy mikor az egyik részecskében valamit változtatunk,

it can impact the other,

az hatást gyakorol a másikra,

and that creates a channel for teleportation.

és csatornát hoz létre a teleportáláshoz.

It's already been demonstrated in research labs

Kutatólaborokban ezt már szemléltették,

and could be part of a future quantum internet.

és a megoldás jövőbeni kvantuminternet részét alkothatja.

We don't have such a network as yet,

Még nincs ilyen hálózatunk,

but my team is working on these possibilities,

de csapatom

kvantumgépen kvantumhálózat szimulálásával dolgozik a lehetőségen.

by simulating a quantum network on a quantum computer.

So we have designed and implemented some interesting new protocols

Egypár érdekes új protokollt állítottunk össze és vezettünk be,

pl. teleportálásra különböző használók közt a hálózatban,

such as teleportation among different users in the network

and efficient data transmission

hatékony adatátvitelre,

sőt, még biztonságos szavazásra is.

and even secure voting.

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

Nagy-nagy élvezetet okoz, hogy kvantumfizikus lehetek.

I highly recommend it.

Önöknek is csak ajánlani tudom.

(Laughter)

(Nevetés)

We get to be explorers in a quantum wonderland.

Kvantum-csodaország felfedezői vagyunk.

Who knows what applications we will discover next.

Ki tudja, holnap milyen alkalmazást fedezünk föl?

We must tread carefully and responsibly

Óvatosan és felelősségteljesen kell lépdelnünk

as we build our quantum future.

kvantum-jövőnk építése közben.

And for me, personally,

Én személy szerint

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

a kvantumfizikát nem csak kvantumgépek létrehozása eszközének tekintem.

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

A kvantumgépek a természet rejtélyeinek kifürkészésére valók,

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

és arra, hogy többet tárjunk föl az e tapasztalatunkon túli világból.

How amazing that we humans,

Milyen szédítő, hogy mi, emberek,

with our relatively limited access to the universe,

bár viszonylag korlátozottan férünk hozzá a világmindenséghez,

can still see far beyond our horizons

csak képzeletünkkel, leleményességünkkel

just using our imagination and our ingenuity.

mégis horizontunkon jóval túlra pillanthatunk.

And the universe rewards us

A világmindenség azzal jutalmaz minket,

by showing us how incredibly interesting and surprising it is.

hogy megmutatja hihetetlenül érdekes és meglepő valóját.

The future is fundamentally uncertain,

A jövő alapvetően bizonytalan,

and to me, that is certainly exciting.

de nekem bizonyosan szívdobogtató.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)