Ενα υπολογιστικό μηχάνημα φτιαγμένο από μια σταγόνα χλωροφορμίου ήταν τον προηγούμενο μήνα η είδηση που έκανε τηλεοπτικούς σταθμούς και εφημερίδες να δώσουν κάποιον χώρο και σε ένα επιστημονικό θέμα. Ισως να λειτούργησε η διαίσθηση για το καινούργιο που έρχεται
Αμα φθάσεις ν’ ακούς για τον κβαντομηχανικό κομπιούτερ από τις πρωινές εκπομπές του ραδιοφώνου, πρέπει να καταλάβεις ότι το θέμα έχει προχωρήσει αρκετά και δεν θα αργήσει να μπει στις κουβέντες των ανθρώπων. Μείζων επιτυχία ή μπαρούφα;, αναρωτιόταν τον προηγούμενο μήνα ο επιστημονικός συντάκτης των «New York Times», ο πολύς Τζον Μαρκόφ, γράφοντας για τον επεξεργαστή που θα καταλύσει το κβαντικό φράγμα(;).
Ερευνητές από την εταιρεία ΙΒΜ, το ΜΙΤ, το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και του Μπέρκλεϊ στην Καλιφόρνια μόλις είχαν αναγγείλει κάποια στοιχεία γύρω από έναν επεξεργαστή δεδομένων φτιαγμένον από άτομα υδρογόνου και χλωρίου που είχε χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για να ξεχωρίσει κάποια αντικείμενα από άλλα. Είναι πράγματι μεγάλη υπόθεση ένα τόσο απρόσιτο θέμα να φθάνει σε τόσο λαϊκά Μέσα, αλλά ακόμη πιο εκπληκτικό είναι το πώς έχει αλλάξει η στάση της επιστημονικής κοινότητας απέναντι στον κομπιούτερ με το ακατανόητο όνομα.
Οι παράλληλοι κόσμοι
Πριν από τρία χρόνια μόνο ειρωνικά σχόλια αποσπούσε όποιος τολμούσε να ρωτήσει κάποιον στον χώρο της θεωρητικής φυσικής για κβαντομηχανικούς κομπιούτερ και «παράλληλα σύμπαντα». Αλλωστε και ο γνωστός άγγλος μαθηματικός Ιαν Στιούαρτ όταν είχαμε συναντηθεί τον Ιανουάριο στην Αγγλία είχε απαντήσει αρκετά προκλητικά λέγοντας ότι αυτοί που μιλούν για καταστάσεις όπου μια σφαίρα είναι και δεν είναι στο όπλο προτού πυροβολήσουμε καλά θα έκαναν να το στηρίξουν στον κρόταφό τους και να ρίξουν. Ετσι θα μας απεδείκνυαν στ’ αλήθεια, όπως είπε ο Στιούαρτ, πόσο σωστές είναι οι θεωρίες τους. Αυτά όμως ίσως συνιστούν τα τελευταία πάρθια βέλη των σκληρών που δεν θέλουν με κανένα τρόπο να αλλάξουν τον τρόπο σκέψης τους. Επιστημονικά περιοδικά όπως το «Nature» (τ. 393, σελ. 344-346) και το «Physical Review Letters» (τ. 80, σελίδες 3408-3411) δέχονται πλέον και δημοσιεύουν εργασίες γύρω από το θέμα χωρίς να συζητούν, είναι η αλήθεια, τις αλλαγές που πρέπει να γίνουν στις ανθρώπινες πεποιθήσεις για την πραγματικότητα. Πηγαίνουμε ακόμη επάνω σε γραμμές έρευνας διαμορφωμένες από τις ως τώρα εμπειρίες μας γύρω από τον κόσμο και φυσικά κανένας ερευνητής «σοβαρού» ιδρύματος πριν από δέκα χρόνια δεν θα φανταζόταν ότι από τα μέσα αυτής της δεκαετίας μερικοί συνάδελφοί του θα πλησίαζαν τόσο τις ιδέες του Κάρλος Καστανιέδα για την Ξεχωριστή Πραγματικότητα.
Και όμως από ένα αφιέρωμα του περιοδικού «Sciences et Avenir» τον Ιανουάριο του 1998 μάθαμε ότι όταν το 1995 ερωτήθηκαν 72 διαπρεπείς ερευνητές ειδικευμένοι στην κοσμολογία και στην κβαντική μηχανική αν πιστεύουν στην Υπαρξη αυτών των Πολλαπλών Κόσμων που σε κάθε πράξη μας τρέχουν παράλληλα με κάποιες μικρές παραλλαγές απάντησαν «ναι» σε ποσοστό 58% και καθαρά «όχι» μόνο 18%, «ίσως, αλλά δεν έχω πεισθεί» 13% και, τέλος, «χωρίς γνώμη» παρουσιάστηκε το 11%.
Ο καινούργιος κομπιούτερ μας
Από το 1982 ο μακαρίτης πλέον Ρίτσαρντ Φέινμαν αλλά και ένας από τους μεγαλύτερους φυσικούς που πέρασαν από τον κόσμο μας είχε παρατηρήσει ότι διάφορα συστήματα σωματιδίων του μικρόκοσμου που υπακούουν στους νόμους της κβαντικής μηχανικής έχουν πολύ μεγαλύτερες δυνατότητες επεξεργασίας δεδομένων στην πληροφορική απ’ ό,τι τα κλασικά που χρησιμοποιούμε σήμερα. Τρία χρόνια αργότερα ο Ντέιβιντ Ντόιτς περιέγραψε το πώς θα έπρεπε θεωρητικά να λειτουργεί ένα τέτοιο υπολογιστικό μηχάνημα. Μετά πέρασαν δέκα χρόνια σιωπής και μόλις τώρα άρχισαν τα πράγματα να κινούνται με την περιγραφή κάποιων καινούργιων πυλών που θα μπορούν να παίρνουν σήματα στη μία πλευρά τους και να βγαίνει ένα προβλέψιμο αποτέλεσμα στην άλλη. Αυτό θα γίνεται προς το παρόν με τη βοήθεια των λεγομένων ιοντικών παγίδων ή με εκμετάλλευση του φαινομένου του Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού.
Πέρα από το 2010 οι ειδικοί δεν περιμένουν ότι τα τρανζίστορ από πυρίτιο θα αντέξουν να γίνουν ακόμη πιο μικρά και να βελτιώνουν ταυτόχρονα την απόδοσή τους, ενώ τα κλασικά μηχανήματα θα έχουν ήδη γίνει υπερβολικά περίπλοκα. Θα έχει λοιπόν φθάσει η ώρα για κάτι ριζικά καινούργιο. Φυσικά θα υπάρχει ανταγωνισμός και από διατάξεις με βασικό υλικό το DNA και από τους λεγομένους οπτικούς κομπιούτερ όπου αντί για ρεύμα ηλεκτρονίων τα φωτόνια θα έχουν αναλάβει με τη σημαντικά μεγαλύτερη ταχύτητα του φωτός πλέον να διακινούν τα στοιχεία πληροφορίας μέσα στο υπολογιστικό μηχάνημα.
Τότε ίσως θα έχουμε προχωρήσει τόσο ώστε αντί για τα bits, τα κλασικά στοιχεία πληροφορίας 0 ή 1, να έχουμε τα qubits, τα κβαντικά στοιχεία πληροφορίας. Εκεί δηλαδή που ένα τρανζίστορ ανάλογα με την τάση του αντιστοιχεί στο ψηφίο «0» ή στο ψηφίο «1» και μόνο σε ένα από αυτά, το qubit μπορεί να έχει τιμή 0 ή 1 ή αναρίθμητες ενδιάμεσες τιμές και, κυρίως, να τις έχει ταυτόχρονα! Να συμβαίνει δηλαδή μια υπέρθεση διαφόρων δυνατών τιμών την ίδια στιγμή και έτσι ο αριθμός των αριθμητικών πράξεων μέσα σε ένα δευτερόλεπτο να γίνει ξαφνικά απείρως μεγαλύτερος απ’ ό,τι η σημερινή μας εμπειρία επιτρέπει καν να φανταστούμε.
Σύμφωνα με την τελευταία ανακοίνωση και το ρεπορτάζ των «New York Times», οι ερευνητές κατάφεραν να διατάξουν με κατάλληλο τρόπο τους πυρήνες ατόμων χλωρίου και υδρογόνου στο χλωροφόρμιο ώστε να συμπεριφέρονται όπως τα στοιχεία ενός επεξεργαστή και να διαβάζουν τις πληροφορίες που υπάρχουν εκεί με τη βοήθεια του φαινομένου του Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού. Είναι ίσως μια πραγματικά ευτυχής λύση που δεν καταστρέφει την υπερβατική αυτή κατάσταση της υπέρθεσης και ταυτόχρονης συνύπαρξης των πολλών καταστάσεων.
Μια από τις πιο σημαντικές δυσκολίες όταν πρέπει να δουλέψει κάποιος στο επίπεδο του μικρόκοσμου με ένα μόνο άτομο ή, ακόμη χειρότερα, με ξεχωριστά ηλεκτρόνια είναι να μην έχουμε ταυτόχρονη επίδραση στο περιβάλλον εξαιτίας της διαδικασίας που ακολουθείται με την όποια διάταξη κβαντικού κομπιούτερ τη στιγμή που λαμβάνει χώρα μια επαλληλία υπολογισμών. Γιατί τότε δεν ξέρουμε τι ακριβώς μετράμε ούτε τι υπολογίζουμε. Μερικοί υπεραπαισιόδοξοι πιστεύουν ότι αυτό θα είναι ένα θανάσιμο εμπόδιο για την όλη προσπάθεια με τους κβαντικούς κομπιούτερ. Αλλοι όμως, πιο πεισματάρηδες προχωρούν έστω και με πολύ μικρά βήματα.
Σύμφωνα με ένα πρόγραμμα που γράφτηκε για να εξεταστούν οι δυνατότητες της πρωτοποριακής αυτής διάταξης, έπρεπε ψάχνοντας τέσσερις κλειστές πόρτες να βρεθεί πίσω από ποιαν ήταν κρυμμένη η μπάλα. Με τις κλασικές μεθόδους ίσως να χρειαζόταν να ανοιχθούν και τρεις προτού εντοπιστεί το ζητούμενο αντικείμενο. Με την κβαντομηχανική προσέγγιση της πραγματικότητας όπου συνυπάρχουν παράλληλα τα σχετικά μεταξύ τους γεγονότα η μπάλα βρίσκεται με τη μία.
Μόνο που, όπως έχει αναπτύξει ο Ντέιβιντ Ντόιτς στο βιβλίο του «The Fabric of Reality», το θέμα έχει πολύ μεγαλύτερες προεκτάσεις και η κατασκευή ενός κβαντομηχανικού κομπιούτερ είτε γίνει σε δέκα χρόνια είτε σε εκατό τον αφήνει αδιάφορο αφού πιο σημαντικό είναι να κατανοήσουμε αυτή την υπερβατική αντίληψη περί των σχετικών καταστάσεων που περιέγραψε ο διάσημος αμερικανός φυσικός Χιου Εβερετ από το 1957 και τελικά κατέληξε αρκετά παραπλανητικά να ονομάζονται «παράλληλα σύμπαντα» και η οποία εξηγεί κατά κάποιον τρόπο γνωστά παράδοξα της φυσικής, όπως στο κλασικό πείραμα με τις δύο ή τις τέσσερις σχισμές.
Οι μυστηριώδεις σχισμές
Κάνοντας να φθάσει ένα μόνο φωτόνιο σε παραπέτασμα που έχει δύο σχισμές και βάζοντας ένα φωτοευαίσθητο φιλμ από την πίσω μεριά δεν παρατηρούμε μόνο το ίχνος ενός φωτονίου που έφθασε ως εκεί περνώντας μέσα από κάποια σχισμή· βλέπουμε επιπλέον διάφορες ραβδώσεις σκοτεινές και φωτεινές να εναλλάσσονται σαν να πέρασαν περισσότερα φωτόνια από τις σχισμές και άφησαν στο φιλμ τέτοια ίχνη σαν να ήταν κάποια κύματα που αλλού ενισχύθηκαν και αλλού το ένα εξαφάνισε το άλλο. Από αυτό και από άλλα πειράματα ο Ντόιτς οδηγείται στο συμπέρασμα ότι όχι μόνο υπάρχουν και κάποια άλλα φωτόνια, έστω και αόρατα, που συνοδεύουν το δικό μας δεδομένο και ορατό, αλλά κυρίως ότι η πραγματικότητα είναι πολύ μεγαλύτερη απ’ ό,τι μας φαίνεται, με το μεγαλύτερο μέρος της να είναι αόρατο. Τα αντικείμενα και τα γεγονότα που μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα είναι απλώς η κορυφή μόνο του παγόβουνου. Τα χειροπιαστά και παρατηρήσιμα μεγέθη μάς δίνουν το δικαίωμα να τα αποκαλούμε συλλογικά με τη λέξη «Σύμπαν», αλλά το φαινόμενο της επαλληλίας που μας εμφανίζεται και στα πειράματα με τις σχισμές και σε άλλες θεωρητικές «κατασκευές» όπως η ξακουστή γάτα του Σρέντιγκερ, το προσιτό στις αισθήσεις μας Σύμπαν δεν είναι αποκομμένο από την υπόλοιπη μη αισθητή σ’ εμάς πραγματικότητα. Ετσι κατέληξαν μερικοί να μιλούν λίγο βιαστικά και για τα περίφημα Παράλληλα Σύμπαντα, αν και στ’ αλήθεια μπορεί, αν υπάρχουν, να πρόκειται για πολλούς πολλούς κόσμους ξεχωριστούς ο ένας από τον άλλον που αγνοεί ο ένας την ύπαρξη του άλλου και διαφέρουν ελάχιστα μεταξύ τους. Εννοείται ότι κάπου και ο Ντόιτς βρίσκεται σε αδιέξοδο, από το οποίο βγαίνει δεχόμενος ότι τα συγκεκριμένα φωτόνια που εμείς εν γνώσει μας στείλαμε προς το παραπέτασμα με τις σχισμές και τα φωτόνια φαντάσματα που ανήκουν στις υπόλοιπες πραγματικότητες επηρεάζονται το ίδιο. Χτυπούν στο παραπέτασμα αλλά το παραπέτασμα δεν επηρεάζεται το ίδιο από τα δύο είδη φωτονίων. Από τα φαντάσματα προφανώς δεν επηρεάζεται στο παραμικρό γιατί αλλιώς θα μπορούσαμε να το χρησιμοποιήσουμε σαν ανιχνευτή τους, κάτι που αντίκειται στην υπόθεσή μας ότι δεν ανιχνεύονται με οτιδήποτε.
Προς το παρόν οι εφαρμογές που όλοι περιμένουν ότι θα είναι οι πρώτες αν οι διατάξεις αυτές σταθεροποιηθούν και γίνουν εύχρηστες είναι η διαπίστωση για τεράστιους αριθμούς αν είναι πρώτοι και η πραγματικά αχτύπητη κρυπτογράφηση μηνυμάτων. Και πάλι όμως είναι φανερό ότι στην αρχή δεν είναι οι άμεσες εισπράξεις που κάνουν ελκυστικό το θέμα «κβαντομηχανικός κομπιούτερ» αλλά το ότι έχουν κινήσει μια ολόκληρη διαδικασία εναλλακτικών σκέψεων σε μια συνήθως συντηρητική επιστημονική κοινότητα.
