הבה נשחק משחק.
דמיינו שאתם בלאס-וגאס,
בקזינו,
ואתם מחליטים לשחק במשחק על אחד ממחשבי הקזינו,
בדיוק כמו שהייתם משחקים סוליטייר או שחמט.
המחשב יכול לבצע מהלכים במשחק, בדיוק כמו שחקן אנושי.
זהו משחק מטבע.
הוא מתחיל במטבע המוצג במצב עץ,
ועל המחשב לעשות את המהלך הראשון.
הוא יכול לבחור בין האפשרות להטיל את המטבע או לא,
אבל אתם אינכם יכולים לראות את התוצאה.
אחר כך מגיע תורכם.
אתם יכולים לבחור בין האפשרות להטיל את המטבע או לא,
והמהלך שלכם לא ייחשף בפני היריב שלכם, המחשב.
לבסוף, המחשב משחק שוב, ויכול להטיל את המטבע או לא,
ולאחר שלושת הסיבובים הללו,
נחשף המטבע,
ואם הוא על צד עץ, המחשב ניצח,
ואם הוא על צד פלי, אתם ניצחתם.
אז זהו משחק פשוט למדי,
ואם כולם משחקים באופן הוגן, והמטבע חוקי,
אז יש לכם 50 אחוז סיכוי לנצח במשחק הזה.
וכדי לוודא זאת,
ביקשתי מהסטודנטים שלי לשחק במשחק הזה על המחשבים שלנו,
ולאחר הרבה, הרבה נסיונות,
היה שעור הנצחונות שלהם 50 אחוזים, או קרוב ל-50 אחוז,
כצפוי.
נשמע כמו משחק משעמם, נכון?
אבל מה אם יכולתם לשחק במשחק הזה על מחשב קוונטי?
טוב, אז אין מחשבים קוונטיים בבתי הקזינו של לאס וגאס,
עד כמה שידוע לי,
אבל חברת איי-בי-אם בנתה מחשב קוונטי עובד.
הנה הוא.
אבל מהו מחשב קוונטי?
ובכן, הפיזיקה הקוונטית מתארת
את ההתנהגות של האטומים והחלקיקים הבסיסיים,
כגון האלקטרונים והפוטונים.
מחשב קוונטי פועל
בכך שהוא שולט על ההתנהגות של חלקיקים אלה,
אבל בדרך שונה לגמרי מהמחשבים הרגילים שלנו.
לכן מחשב קוונטי אינו סתם גירסה חזקה יותר
של המחשבים בני זמננו,
ממש כמו שנורת חשמל איננה גירסה חזקה יותר של נר.
אינכם יכולים לבנות נורת חשמל ע"י שיפור מתמשך של נרות.
נורת חשמל היא טכנולוגיה שונה,
המבוססת על הבנה מדעית עמוקה יותר.
באופן דומה, מחשב קוונטי הוא התקן מסוג חדש,
המבוסס על מדע הפיזיקה הקוונטית,
ובדיוק כמו שנורת החשמל גרמה לשינוי מהותי בחברה האנושית,
כך יש למחשבים הקוונטיים את הפוטנציאל
להשפיע על היבטים רבים בחיינו,
כולל צרכי אבטחת המידע שלנו, מערכת הבריאות ואפילו על האינטרנט.
ולכן חברות בכל רחבי העולם עובדות על בניית ההתקנים האלו,
וכדי לראות על מה כל ההתרגשות,
הבה נשחק במשחק שלנו על מחשב קוונטי.
אני יכולה להכנס למחשב הקוונטי של איי-בי-אם מכאן,
מה שאומר שאני יכולה לשחק במשחק מרחוק,
וכך יכולים גם אתם.
לשם כך, אולי אתם זוכרים שקיבלתם מראש דוא"ל מ-TED,
השואל אתכם האם תבחרו להטיל את המטבע או לא,
במידה ותשחקו במשחק.
למעשה, ביקשנו מכם לבחור בין עיגול לריבוע.
לא ידעתם את זה, אבל בחירת עיגול משמעותה היתה "להטיל את המטבע",
ובחירת ריבוע משמעותה היתה "לא להטיל את המטבע."
קיבלנו 372 תגובות.
תודה רבה.
זה אומר שאנחנו יכולים לשחק 372 סיבובים נגד המחשב הקוונטי
תוך שימוש בבחירות שלכם.
אפשר לשחק את המשחק מהר מאד,
ואני יכולה להציג לכם את התוצאות פה ומיד.
לרוע המזל, ההצלחה שלכם היתה זעומה.
(צחוק)
המחשב הקוונטי ניצח כמעט בכל פעם.
הוא הפסיד כמה פעמים רק בגלל שגיאות תפעוליות של המחשב.
(צחוק)
אז איך הוא השיג את רצף הנצחונות המדהים הזה?
זה נראה כמו קסם או מעשה רמייה,
אבל למעשה, זוהי רק פיזיקה קוונטית בפעולה.
הנה ההסבר כיצד זה עובד.
מחשב רגיל מדמה את שני צדי המטבע בסיביות:
אפס או אחת,
כך גם הטלת או אי הטלת מטבע, בשבב המחשב.
המחשב הקוונטי שונה לחלוטין.
לסיבית קוונטית יש זהות נזילה יותר, ולא-בינארית.
היא יכולה להתקיים ב"סופרפוזיציה", או צירוף של אפס ואחד,
עם הסתברות כלשהי להיות באפס והסתברות כלשהי להיות במצב אחד.
במלים אחרות, הזהות שלה מתקיימת על ספקטרום.
לדוגמה, יכולה להיות הסתברות של 70 אחוז שהיא באפס
ו-30 אחוז שהזהות שלה היא אחד
או 80-20 או 60-40.
מרחב האפשרויות הוא אינסופי.
הרעיון העיקרי כאן
הוא שצריך לוותר על ערכים מדוייקים של אפס או אחד
ולהתיר מידה מסויימת של חוסר-ודאות.
במהלך המשחק,
יוצר המחשב הקוונטי את הצירוף הנזיל הזה של צירופי עץ ופלי,
של אפס או אחד,
כך שלא משנה מה ייבחר השחקן,
הטלת מטבע או אי הטלתה,
מצב הסופרפוזיציה נשאר כפי שהוא.
הדבר דומה לבחישה של שני נוזלים בתערובת.
לא משנה אם תבחשו או לא, הנוזלים נשארים בתערובת,
אבל במהלך הסופי שלו,
המחשב הקוונטי יודע לבטל את הערבול של אפס ואחד,
ולשחזר באופן מושלם את מצבי העץ כך שתמיד תפסידו.
(צחוק)
אם אתם חושבים שזה קצת מוזר, אתם בהחלט צודקים.
מטבעות רגילים אינם נמצאים בצירוף של מצבי עץ ופלי.
אנו איננו חוווים את המציאות הקוונטית הנזילה הזאת
בחיי היומיום שלנו.
אז אם אתם חשים מבולבלים מהקוואנטום,
אל תדאגו, זה סימן שאתם מתחילים לתפוס את זה.
(צחוק)
אבל אפילו שאנו לא חוווים את המוזרות הקוונטית,
אנחנו יכולים לראות את התופעות הממשיות מאד שלה בפעולה.
ראיתם בעצמכם את הנתונים.
המחשב הקוונטי ניצח
מכיוון שהוא רתם את הסופרפוזיציה ואת חוסר-הוודאות,
ותכונות קוונטיות אלה הן מלאות עוצמה,
ושימושיות לא רק כדי לנצח במשחקי מטבע,
אלא גם בבניית טכנולוגיות קוונטיות עתידיות.
הרשו לי להציג לכם שלוש דוגמאות של שימושים אפשריים
שעשויים לשנות את חיינו.
ראשית, חוסר-הוודאות הקוונטית יכולה לשמש ביצירת מפתחות פרטיים
להצפנת הודעות הנשלחות ממקום אחד לשני
באופן שפצחנים לא יוכלו להעתיק בסתר את המפתח בצורה מושלמת,
הודות לחוסר-הוודאות הקוונטית.
יהיה עליהם להפר את חוקי הפיזיקה הקוונטית
כדי לפצח את המפתח.
סוג כזה של הצפנה חסינת-פיצוח כבר נבדק ע"י בנקים
ומוסדות אחרים ברחבי העולם.
כיום, אנו עושים שימוש ביותר מ-17 מיליארד התקנים מקושרים בעולם.
אז תארו לעצמכם את ההשפעה העצומה שיכולה להיות להצפנה קוונטית בעתיד.
שנית, טכנולוגיות קוונטיות יכולות לשנות לחלוטין
את מערכת הבריאות ותעשיית התרופות.
לדוגמה, התכנון והניתוח של מולקולות המשמשות לפיתוח תרופות
הם כיום בעייה קשה,
וזאת משום שתיאור וחישוב מדוייקים
של כל התכונות הקוונטיות של כל האטומים במולקולה
הינם משימות חישוביות קשות, אפילו עבור מחשבי-העל שלנו.
אבל מחשב קוונטי מסוגל להרבה יותר,
כיוון שהוא פועל תוך שימוש באותן תכונות קוונטיות
כמו המולקולה אותה הוא מנסה לדמות.
לכן, הדמיות קוונטיות בקנה מידה רחב עבור פיתוח תרופות
עשויות אולי להוביל למציאת טיפולים עבור מחלות כמו אלצהיימר,
אשר פוגעת בחיי אלפים.
והדוגמה השלישית, השימוש החביב עלי של הפיזיקה הקוונטית,
הוא טלפורטציה של מידע ממקום אחד לאחר
מבלי לשדר את המידע באופן פיזי.
נשמע כמו מדע בדיוני, אבל זה אפשרי,
מכיוון שהזהויות הבלתי-מוגדרות של החלקיקים הקוונטיים
יכולות לבצע שזירה במרחב ובזמן
בדרך כזו שכאשר אתם משנים משהו בחלקיק אחד,
זה יכול להשפיע על האחר,
וזה יוצר ערוץ טלפורטציה.
הדבר כבר הודגם במעבדות מחקר
ויכול לשמש כנדבך ברשת אינטרנט קוונטית עתידית.
אין לנו עדיין רשת כזאת,
אבל הצוות שלי עובד על האפשרויות האלו,
ע"י הדמייה של רשת קוונטית על גבי מחשב קוונטי.
אנחנו תיכננו ומימשנו כמה פרוטוקולים חדשים ומעניינים
כגון טלפורטציה בין משתמשים שונים ברשת,
תמסורת מידע יעילה
ואפילו הצבעת בחירות מאובטחת-מידע.
אז אני נהנית מאד להיות פיזיקאית קוונטית.
אני ממליצה על זה בפה מלא.
(צחוק)
אנו זוכים להיות מגליה של ארץ-פלאות קוונטית.
מי יודע אילו שימושים נגלה בעתיד.
עלינו להתקדם בזהירות ובאחריות
בבניית העתיד הקוונטי שלנו.
ועבורי באופן אישי,
אינני רואה את הפיזיקה הקוונטית רק ככלי שמיועד לבניית מחשבים קוונטיים.
אני רואה במחשבים הקוונטיים אמצעי עבורנו לגילוי המסתורין של הטבע
ולחשיפת עוד ועוד מאותו עולם נסתר שמחוץ לחוויות שלנו.
כמה מדהים זה שאנו בני האדם,
עם הגישה המוגבלת יחסית שלנו ליקום,
יכולים בכל זאת לראות הרחק מעבר לאופקינו
רק בעזרת הדמיון שלנו וכוח ההמצאה שלנו.
והיקום גומל לנו בחזרה
בכך שהוא מראה לנו עד כמה הוא מעניין ומפתיע.
העתיד מיסודו אינו ודאי,
ועבורי, זה ללא ספק מלהיב.
תודה רבה.
(מחיאות כפיים)