Procesor Feynmana recenzja

Być może hasło ‘komputer kwantowy’ to nieuchronny element czekającego nas skoku cywilizacyjnego. Być może to coś więcej niż AI. A być może to ślepa uliczka, przynajmniej w obecnej wersji hipotetycznych planów realizacji. Już samo zaakcentowanie w publikacjach ostatnich dekad tematyki związanej z inżynierią kwantową i redefinicja sposobu prezentacji podstaw mechaniki kwantowej, zasługuje na szeroką dyskusję socjologiczną (*). Oznacza to jednocześnie, że warto mieć jakieś pojecie – o co z tymi qubitami chodzi? – tak choćby mgliście. Gerard Milburn jest fizykiem, który ma ogromne kompetencje. Jednak książka „Procesor Feynmana” jest zmarnowaną szansą na pokazanie świata kwantów z perspektywy nowej i modnej od kilku dekad implementacji języka mikroskali rozszerzającej komputeryzację krzemową.

Książka profesora jest obarczona niepotrzebnymi analogiami, które czasem popularyzatorom wydają się atrakcyjne. Wtedy łatwo o ich nadużywanie. Przykład z przejściem od klasycznej losowości zobrazowanymi para-genetycznymi cechami (np. str. 74-78) do kontrastujących z nimi rozwiązaniami kwantowej losowości, jest nieczytelny, a przynajmniej uznaję go za nietrafiony. Ponieważ Milburn nie zakłada żadnych wymagań formalnych od czytelnika, to sposób wprowadzenia kluczowych zagadnień - kryptografii kwantowej, splątania i teleportacji – odbieram jako dydaktycznie rozmyty. Koncepcja książki – pozbawienie jej elementów świata atomów, jako podstawowej struktury rzeczywistości w której mechanika kwantowa operuje, i wyparcie ich przez wyidealizowane układy kilku stanów dyskretnych - ma w tym konkretnym przypadku kilka wad. Nie daje czytelnikowi świadomości głębi zjawisk świata kwantowego, wprowadza przekonanie, że proste układy mogą zastąpić skomplikowane nieskończone przestrzenie stanów (np. analiza na str. 154 sprowadza dyssypacje, odwracalność, to nieciekawej i redukowalnej przypadłości fizycznego świata). Takie wyabstrahowanie ma sens, jeśli dobrze przedyskutuje się założenia i przybliżenia, które z modelu maksymalnie ogólnego wykluczają ważne elementy. Tu tego nie mamy. Kolejną konsekwencja ‘analogizacji’ jest brak wzorów. Będę się upierał, że w tym przypadku (opisu prostych układów), kilka symboli z kombinacją liniową wyrażeń i proste macierze opowiedziałby szybciej na kilku stronach o istocie, niż tabelki i ekwilibrystyka synonimami językowymi przez 1/3 tekstu.

Po lekturze książki nie wiem jaki był jej cel, poza ogólnym, czyli pokazaniem zastosowań mechaniki kwantowej w tworzeniu algorytmów, specyficzności osadzonej na dziwności mikroświata. Ostatnie strony z opisem procedur Shora i rozwiązań logicznych bramek jako dyskretnych stanów kwantowych własności fotonów czy jonów, to jeden z nudniejszych fragmentów (str. 175-202), choć miał stanowić zwieńczenie wcześniejszej narracji. Z punktu widzenia analiz ilościowych (wciąż bez wzorów), najważniejsze jest zrozumienie pojęcia amplitudy prawdopodobieństwa. To poprzez definicję tego obiektu można wprost dotrzeć do nieintuicyjności opisu kwantowego, który przeczy klasycznym przeczuciom. Milburn wielokrotnie go niego wracał, bo sam chyba nie uwierzył w klarowność podanego wytłumaczenia tej amplitudy na początku (str. 33-36). Dla mnie akurat ten minus jest bardzo poważną wpadką. To tak, jakby ucząc kogoś językowej analizy zdania, niejasno zdefiniować podmiot.

Plusy. Było kilka, takich punktowych. Milburn z dużym zaangażowaniem postarał się pokazać na przykładach (które już nie były tak czytelne) różnicę między prostą intuicyjną losowością, a kwantową nieprzewidywalnością wyniku pomiaru. Z jednej strony jest interferencja i splątanie, z drugiej zasada nieoznaczoności. Warto więc zapamiętać zdanie z książki, które demaskuje częste w popularyzacji uproszczenie kwantowe i łączy mikroświat z naszą codziennością (str. 61):

Wartość powyższego cytatu wynika z podkreślenia obserwacji ogólnej i odrzucenia eksploatowanego w różnych dyskusjach protego zderzenia: determinizm-przypadkowość. Dobrze wypadło również konstrukcja tzw. stanów Bella (str. 94) i pogłębione podsumowanie całości (str. 203-205). Ostatnim ciekawym elementem, który dobrze wybrzmiał, były rozproszone w tekście obserwacje o różnicach świata kwantowego i klasycznego (hasłowo: nieobliczalność, odwracalność, reguły obliczania prawdopodobieństw).

„Procesor Feynmana” jest nieudanym eksperymentem popularyzacyjnym. Książka powstała w momencie, gdy idea komputerów kwantowych nabierała ‘naukowego rozpędu’ poprzedzającego o dekadę percepcję społeczną. Kilka pomysłów na dotarcie do dowolnego czytelnika Milburn miał dobrych. Realizacja jednak wypadła źle. Słowniczek terminów, choć zawiera odpowiednie hasła, to już ich wyjaśnienia są zbyt abstrakcyjne. Są jak większość książki – sformułowane tak, by ich istotę wyłapał tylko ten, kto z nimi się wcześniej ‘zaprzyjaźnił’. Szkoda zmarnowanej okazji, bo po polsku wciąż mamy niewiele popularnych publikacji, w których podstawy o komputerów kwantowych stanowią zasadniczy składnik narracji.

5/10 - MIERNE

=======

* Ponieważ to Richard Feynman pod koniec życia zauważył, że niezagospodarowane jest pole badawcze związane z manipulowaniem pojedynczymi układami kwantowymi, to w społeczności fizyków nie można było tego zignorować. Stąd same punkty krytyczne rozważań (o których jest sporo w opiniowanej książce) – paradoks EPR, nierówność Bella – i pierwsze praktyczne realizacje teleportacji, przesunęły dopiero w ostatniej dekadach środek ciężkości dociekań kwantowych w kierunku prostych układów o niewielkiej liczbie stanów. Ta nowa perspektywa z jednej strony zbudowała specyficzny język, z drugiej wyparła ważne pojęcia ze studenckich i doktoranckich podręczników (szczególnie chodzi o analizę układów atomowych i ich ewolucji, jako dotychczasowej podstawy zastosowań mechaniki kwantowej). Dokonany wybór to ryzykowna decyzja, która wynikała z możliwości szybkiego publikowania w topowych czasopismach, bez zawiłego formalizmu elektrodynamiki kwantowej. Do tego dawała szansę na potencjalny komercyjny sukces realizacji komputerów kwantowych. Obecny stan badań praktycznych to kilka działających algorytmów (w 1998, kiedy wyszła książka, istniały algorytmy Shora i Grovera, teraz mamy ich 3x więcej) i kilka technik potencjalnie przydatnych podejść do budowy działającej maszyny (Milburn wymienił większość tych wciąż rokujących). Trudno wyrokować na przyszłość. Ale mam przeczucie, że modne hasło ‘komputer kwantowy’ nieco zaczyna przypominać ‘teorię strun’. Za tymi hasłami stoi wiedza teoretyczna, rozwój technik tłumaczących ważne zagadnienia; potężna nadzieja na skok nauki i ludzkich możliwości. Jeśli jednak założyć, że fizyka w nieskromności uniwersalizującej, o którą nikt nie walczy poza teologią, chce wyjaśnić w sposób całościowy świat, to nie powinna tak jednostronnie zawierzać trendom. Skoro te ostatnie są konsekwencją ludzkich słabości, to może coś obiektywnego nam umyka z obrazu rzeczywistości, gdy tak wybiórczo kanalizujemy zaangażowanie intelektualne?