A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose

Tłumaczenie: Jagoda Willingham Korekta: Rysia Wand

Let's play a game.

Zagrajmy w grę.

Imagine that you are in Las Vegas,

Wyobraźcie sobie, że jesteście w Las Vegas,

in a casino,

w kasynie,

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

i postanawiacie zagrać na ich komputerze,

just like you might play solitaire or chess.

w coś jak pasjans lub szachy.

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

Komputer może wykonywać ruchy, tak jak człowiek.

This is a coin game.

To jest rzucanie monetą.

It starts with a coin showing heads,

Najpierw wypada orzeł

and the computer will play first.

i komputer ma pierwszy ruch.

It can choose to flip the coin or not,

Może odwrócić monetę lub nie,

but you don't get to see the outcome.

ale tego nie widzisz.

Next, it's your turn.

Kolej na twój ruch.

You can also choose to flip the coin or not,

Też możesz odwrócić monetę lub nie,

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

czego twój przeciwnik, komputer, nie zobaczy.

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

Na koniec komputer może znów odwrócić monetę.

and after these three rounds,

Po tych trzech rundach

the coin is revealed,

pokazana jest moneta.

and if it is heads, the computer wins,

Jeśli jest orzeł - wygrywa komputer,

if it's tails, you win.

jeśli reszka - wygrywasz ty.

So it's a pretty simple game,

Jest to prosta gra

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

i jeśli każdy gra uczciwie oraz moneta jest uczciwa,

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

wtedy masz 50% szans na wygraną.

And to confirm that,

Aby to potwierdzić,

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

poprosiłam moich studentów, by w to zagrali na naszych komputerach.

and after many, many tries,

Po wielu próbach

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

wskaźnik wygranej wyniósł mniej więcej 50%,

as expected.

zgodnie z oczekiwaniem.

Sounds like a boring game, right?

Brzmi to jak nudna gra, prawda?

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

Ale gdyby zagrać w nią na komputerze kwantowym?

Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers,

Kasyna w Las Vegas nie mają komputerów kwantowych

as far as I know,

z tego, co wiem,

but IBM has built a working quantum computer.

jednak IBM stworzył działający komputer kwantowy.

Here it is.

Oto on.

But what is a quantum computer?

Ale co to jest komputer kwantowy?

Well, quantum physics describes

Fizyka kwantowa opisuje zachowanie atomów

the behavior of atoms and fundamental particles,

oraz podstawowych cząstek,

like electrons and photons.

takich jak elektrony i fotony.

So a quantum computer operates

Komputer kwantowy

by controlling the behavior of these particles,

kontroluje zachowanie tych cząstek,

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

ale zupełnie inaczej niż zwykłe komputery.

So a quantum computer is not just a more powerful version

Komputer kwantowy nie jest tylko

zaawansowaną wersją obecnych komputerów,

of our current computers,

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

tak jak żarówka nie jest jedynie silniejszą świecą.

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

Nie można zbudować żarówki przez tworzenie coraz lepszych świec.

A light bulb is a different technology,

Żarówka to inna technologia,

based on deeper scientific understanding.

oparta na głębszym rozumieniu naukowym.

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

Podobnie komputer kwantowy jest nowym typem urządzenia,

based on the science of quantum physics,

opartym na fizyce kwantowej,

and just like a light bulb transformed society,

i tak, jak żarówka zmieniła społeczeństwo,

quantum computers have the potential to impact

komputery kwantowe mają potencjał

wpłynąć na wiele aspektów naszego życia,

so many aspects of our lives,

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

w tym potrzeby bezpieczeństwa, służbę zdrowia, a nawet internet.

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

Firmy na całym świecie pracują nad budową tych urządzeń.

and to see what the excitement is all about,

Aby zobaczyć, co ich tak ekscytuje,

let's play our game on a quantum computer.

zagrajmy w naszą grę na komputerze kwantowym.

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

Do komputera kwantowego IBM mogę zalogować się tutaj,

which means I can play the game remotely,

co oznacza, że mogę grać na odległość,

and so can you.

tak jak i wy.

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

Może pamiętacie emaila ode mnie, z TED,

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

w którym proszę o decyzję:

odwrócić monetę, czy nie w takiej grze.

if you played the game.

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

Prosiliśmy o wybór między kółkiem a kwadratem.

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

Nie wiedzieliście o tym, kółko znaczyło "odwrócić",

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

a kwadrat "zostawić".

We received 372 responses.

Dostaliśmy 372 odpowiedzi.

Thank you.

Dziękuję.

That means we can play 372 games against the quantum computer

Oznacza to, że możemy 372 razy zagrać z komputerem kwantowym,

using your choices.

używając waszych decyzji.

And it's a pretty fast game to play,

Jest to dość szybka gra,

so I can show you the results right here.

więc mogę od razu pokazać wyniki.

Unfortunately, you didn't do very well.

Niestety, zbyt dobrze wam nie poszło.

(Laughter)

(Śmiech)

The quantum computer won almost every game.

Komputer kwantowy wygrał prawie każdą grę.

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

Kilka z nich przegrał z powodu operacyjnych błędów.

(Laughter)

(Śmiech)

So how did it achieve this amazing winning streak?

Jak udało mu się tyle razy wygrać?

It seems like magic or cheating,

Wydaje się, że to magia lub oszustwo,

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

ale w istocie chodzi o działanie fizyki kwantowej.

Here's how it works.

A działa to w ten sposób.

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

Zwykły komputer symuluje orła lub reszkę jako bit,

a zero or a one,

zero lub jedynkę,

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

czyli prąd włączany lub wyłączany w czipie.

A quantum computer is completely different.

Komputer kwantowy jest zupełnie inny.

A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity.

Bit kwantowy ma bardziej płynną, niebinarną tożsamość.

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

Może istnieć w superpozycji lub w kombinacji zera z jedynką,

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

gdzie zero lub jedynka to kwestia prawdopodobieństwa.

In other words, its identity is on a spectrum.

Innymi słowy, plasuje się na skali.

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

Na przykład może być zerem na 70%,

and a 30 percent chance of being one

a jedynką na 30%,

or 80-20 or 60-40.

albo 80-20% lub 60-40%.

The possibilities are endless.

Możliwości jest nieskończenie wiele.

The key idea here

Kluczowe jest to,

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

że trzeba zrezygnować z dokładnych wartości zera i jedynki,

and allow for some uncertainty.

i dopuścić niepewność.

So during the game,

Podczas gry

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

komputer kwantowy tworzy płynną kombinację orłów i reszek,

zero and one,

zer i jedynek,

so that no matter what the player does,

że niezależnie od ruchu gracza,

flip or no flip,

odwrócenia monety czy nie,

the superposition remains intact.

superpozycja pozostaje nienaruszona.

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

To przypomina mieszanie dwóch płynów.

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

Czy je mieszamy czy nie, płyny pozostaną mieszanką,

but in its final move,

tyle że w ostatnim ruchu

the quantum computer can unmix the zero and one,

komputer kwantowy może "odmieszać" zera i jedynki,

perfectly recovering heads so that you lose every time.

perfekcyjnie odzyskując orły, tak, że zawsze przegrywacie.

(Laughter)

(Śmiech)

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

Jeśli wydaje się wam to dziwne - macie rację.

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

Zwykłe monety nie są kombinacjami orłów i reszek.

We do not experience this fluid quantum reality

Nie doświadczamy takiej płynnej kwantowej rzeczywistości

in our everyday lives.

w życiu codziennym.

So if you are confused by quantum,

Więc jeżeli kwantum was dezorientuje,

don't worry, you're getting it.

to znaczy, że zaczynacie chwytać.

(Laughter)

(Śmiech)

But even though we don't experience quantum strangeness,

Nawet bez doświadczania osobliwości kwantum

we can see its very real effects in action.

widać jego efekty.

You've seen the data for yourself.

Sami widzieliście dane.

The quantum computer won

Komputer kwantowy wygrał,

because it harnessed superposition and uncertainty,

gdyż okiełznał superpozycję i niepewność,

and these quantum properties are powerful,

a te dwie właściwości są potężne

not just to win coin games,

nie tylko, by wygrywać rzuty monetą,

but also to build future quantum technologies.

lecz również by budować przyszłe technologie kwantowe.

So let me give you three examples of potential applications

Podam wam trzy przykłady potencjalnych zastosowań,

that could change our lives.

które mogą zmienić wam życie.

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

Po pierwsze, kwantowej niepewności można użyć do wykonania prywatnych kluczy

for encrypting messages sent from one location to another

przy szyfrowaniu wysyłanych wiadomości,

so that hackers could not secretly copy the key perfectly,

żeby hakerzy nie mogli skopiować klucza

because of quantum uncertainty.

dzięki niepewności kwantowej.

They would have to break the laws of quantum physics

Musieliby złamać prawa fizyki kwantowej,

to hack the key.

by zhakować klucz.

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

Takie szyfry nie do złamania testowane są już przez banki

and other institutions worldwide.

i inne instytucje na całym świecie.

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

Obecnie na świecie używamy ponad 17 miliardów połączonych urządzeń.

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

Wyobraźcie sobie wpływ szyfrowania kwantowego.

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

Po drugie, technologie kwantowe zmieniłyby służbę zdrowia i medycynę.

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

Na przykład, projektowanie i analiza molekuł dla rozwoju leków

is a challenging problem today,

jest obecnie trudnym zagadnieniem,

and that's because exactly describing and calculating

gdyż dokładne opisanie i obliczenie

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

wszystkich właściwości kwantowych wszystkich atomów w cząsteczce

is a computationally difficult task, even for our supercomputers.

jest obliczeniowo trudnym zadaniem, nawet dla naszych superkomputerów.

But a quantum computer could do better,

Komputer kwantowy lepiej sobie z tym poradzi,

because it operates using the same quantum properties

gdyż używa takich samych właściwości kwantowych,

as the molecule it's trying to simulate.

co cząsteczka, którą symuluje.

So future large-scale quantum simulations for drug development

W przyszłości symulacje kwantowe rozwoju leków

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

mogą prowadzić do leczenia chorób takich jak choroba Alzheimera,

which affects thousands of lives.

dotykająca tysiące osób.

And thirdly, my favorite quantum application

Po trzecie, moje ulubione zastosowanie kwantowe

is teleportation of information from one location to another

to teleportacja informacji z miejsca na miejsce

without physically transmitting the information.

bez fizycznego jej przesyłania.

Sounds like sci-fi, but it is possible,

Brzmi to jak fantastyka, choć jest to możliwe,

because these fluid identities of the quantum particles

gdyż ta płynność cząsteczek kwantowych

can get entangled across space and time

może zaplątać się w czasie i przestrzeni tak,

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

że zmiana w jednej cząsteczce

it can impact the other,

może wpłynąć na inną,

and that creates a channel for teleportation.

a to tworzy kanał dla teleportacji.

It's already been demonstrated in research labs

Demonstrowano to już w laboratoriach

and could be part of a future quantum internet.

i może to być częścią kwantowego internetu przyszłości.

We don't have such a network as yet,

Nie mamy jeszcze takiej sieci,

but my team is working on these possibilities,

ale mój zespół pracuje nad tymi możliwościami,

by simulating a quantum network on a quantum computer.

symulując sieć kwantową na komputerze kwantowym.

So we have designed and implemented some interesting new protocols

Zaprojektowaliśmy i wdrożyliśmy ciekawe nowe protokoły,

such as teleportation among different users in the network

jak teleportacja między użytkownikami sieci

and efficient data transmission

oraz sprawne przesyłanie danych,

and even secure voting.

a nawet bezpieczne głosowanie.

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

Dla mnie fizyka kwantowa to dobra zabawa.

I highly recommend it.

Bardzo to polecam.

(Laughter)

(Śmiech)

We get to be explorers in a quantum wonderland.

Stajemy się odkrywcami w kwantowej krainie czarów.

Who knows what applications we will discover next.

Kto wie, jakie zastosowania jeszcze odkryjemy.

We must tread carefully and responsibly

Musimy stąpać ostrożnie i odpowiedzialnie,

as we build our quantum future.

budując naszą kwantową przyszłość.

And for me, personally,

Dla mnie osobiście

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

fizyka kwantowa jest narzędziem nie tylko do budowy komputerów kwantowych.

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

Komputery kwantowe są dla mnie narzędziem badania tajemnic natury

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

i odsłony ukrytego świata poza naszym doświadczeniem.

How amazing that we humans,

Jakie to niezwykłe, że my, ludzie,

with our relatively limited access to the universe,

ze stosunkowo ograniczonym dostępem do wszechświata,

can still see far beyond our horizons

możemy widzieć daleko poza horyzontem,

just using our imagination and our ingenuity.

używając tylko wyobraźni i pomysłowości.

And the universe rewards us

A wszechświat wynagradza nas,

by showing us how incredibly interesting and surprising it is.

pokazując, jak bardzo jest ciekawy i zaskakujący.

The future is fundamentally uncertain,

Przyszłość jest zasadniczo niepewna,

and to me, that is certainly exciting.

a dla mnie na pewno jest to ekscytujące.

Thank you.

Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)