Ovatko kvanttikumbitit yliarvostettuja? Rationaalisen fysiikan keskustelu

Kvanttitietokoneet ovat sekä lupaavin että hämmentävin laskennan innovaatiosegmentti. Toisaalta kvanttitietokoneet lupaavat suorittaa laskelmia, jotka muuten olisivat täysin mahdottomia, ja näyttävät ajoittain rikkovan kaikki tavallisten tietokoneiden säännöt ja rajoitukset.

Toisaalta niitä on äärimmäisen vaikea rakentaa ja skaalata niiden laskentatehoa käyttökelpoiselle tasolle. Ja kvanttifysiikassa on vielä paljon sellaista, mitä emme ymmärrä, mikä jättää kvanttitietokoneiden käsitteen alttiiksi odottamattomille yllätyksille. Esimerkiksi asianmukainen kvanttigravitaation teoria on pysynyt saavuttamattomissa vuosikymmeniä, mikä saattaa viitata syvään puutteeseen kvanttimekaniikan ymmärryksessämme.

Tätä viimeistä kvanttifysiikan perustavanlaatuisen rajoituksen ajatusta on hiljattain kehitellyt edelleen Tim Palmer, Oxfordin yliopiston tutkija, joka tunnetaan parhaiten kaaosteorian ja ilmaston parissa tekemästään työstä.

Hän uskoo, että kvanttiavaruuden perustavanlaatuiset matemaattiset ominaisuudet saattavat luonnostaan ​​rajoittaa kvanttitietokoneiden todellista kapasiteettia paljon enemmän kuin aiemmin on ajateltu.

Hän julkaisi tutkimuksensa arvostetussa tiedelehdessä PNAS¹, otsikon alla "Rationaalinen kvanttimekaniikka: Kvanttiteorian testaaminen kvanttitietokoneilla".

Hypetyksen ymmärtäminen: Miten kvanttitietokoneet toimivat?

Ennen kuin keskustelemme professori Palmerin ideasta, voi olla hyödyllistä ymmärtää, mikä tekee kvanttitietokoneista erityisiä.

Keskeistä on, että normaalin tietokoneen kaltaisten diskreettien bittien, joiden arvot ovat 1 ja 0, sijaan kvanttitietokoneiden kubitit näyttävät kvanttisuperposition ja lomittumisen.

Yksinkertaistettuna tämä tarkoittaa, että jokainen kubitti voi luonnostaan ​​tallentaa monimutkaisempaa tietoa kerralla, mikä helpottaa laskelmien tekemistä monimutkaisilla matemaattisilla matriiseilla.

Joten monimutkaiselle tietojoukolle, jossa on useita mahdollisia arvoja jokaiselle datapisteelle, kuten elektronien tai atomien spin-arvot sirussa tai akun elektrodissa, kvanttitietokoneet pystyvät käsittelemään kasvavaa monimutkaisuutta, kun jokainen lisätty kubiitti kasvattaa kapasiteettia eksponentiaalisesti.

Tavallinen tietokone sitä vastoin lisää vain yhden uuden kapasiteetin kerrallaan, yhden uuden bitin kerrallaan, joten laskelmasta, joka monimutkaistuu eksponentiaalisesti joka kerta, kun uusi datapiste lisätään, tulee nopeasti hallitsematon. Nopeasti moninkertaistuva monimutkaisuus ylittää jopa parhaan tavallisen supertietokoneen kapasiteetin.

Ainakin tämä on teoria, jota tukevat valtavirran käsitykset klassisesta kvanttifysiikasta. Mutta professori Palmer väittää, ettei näin ole.

Kvanttimekaniikka vs. rationaalinen kvanttifysiikka (RaQM)

Mikä on Hilbertin avaruus? Kvanttitehon viitekehys

Kvanttfysiikan "valtavirran" käsitteet ryhmitellään yleensä termin "kvanttimekaniikka" (QM) alle, ja ne kuvaavat kvanttiskaalalla esiintyviä monimutkaisia, usein intuitiivisesti ristiriitaisia ​​ilmiöitä.

Kvanttitietokoneisiin liittyvä keskeinen elementti on ajatus siitä, että Hilbertin avaruusTämä konsepti laajentaa tutun 2D- tai 3D-avaruuden mihin tahansa määrään ulottuvuuksia ja luo matemaattisen viitekehyksen, jolle suurin osa kvanttifysiikasta rakentuu.

”Hilbertin avaruus on lineaarisen geometrian matemaattinen käsite, joka määrittelee äärettömän ulotteisen avaruuden. Toisin sanoen se ottaa geometrisia käsitteitä, jotka rajoittuvat käsittelemään kaksi- ja kolmiulotteisia avaruuksia, ja laajentaa niitä niin, että niitä voidaan käyttää äärettömän määrän ulottuvuuksien kanssa.”

Koska se on niin kvanttifysiikan perustavanlaatuinen työkalu, sitä harvoin kyseenalaistetaan. Ja se on varmasti yleisesti ottaen "totta" ajatus, koska se mahdollisti useimmat kvanttifysiikan kokeellisesti vahvistetut ennusteet.

”Hilbertin avaruudet ovat ratkaisevan tärkeitä esimerkiksi kvanttimekaniikan kaltaisilla aloilla, joilla ne tarjoavat matemaattisen viitekehyksen hiukkasten käyttäytymisen ymmärtämiseen mikroskooppisella tasolla. Tähän sisältyvät sovellukset monimutkaisten yhtälöiden, kuten Schrödingerin yhtälön, ratkaisemisessa, joka kuvaa kvanttijärjestelmien kehittymistä ajan kuluessa.”

Klassisessa tulkinnassaan Hilbert-avaruuden ulottuvuuksien lukumäärä kasvaa eksponentiaalisesti kvanttitietokoneen käyttämien kubitien määrän kanssa. Tämä tulkinta riippuu täysin Hilbert-avaruuden jatkumoluonteesta, jonka ajatuksen Pr Palmer kyseenalaistaa.

Rationaalinen kvanttifysiikka: Jatkumon haastaminen

Oxfordilaisen fyysikon julkaisema teoria kyseenalaistaa Hilbertin avaruuden todellisen toiminnan tällä tavalla ja viittaa kvanttigravitaation vaikeasti havaittavaan vaikutukseen. Hän kutsuu teoriaansa "rationaaliseksi kvanttimekaniikaksi" (RaQM).

"Esittelemme kvanttifysiikan teorian, joka perustuu ajatukseen, että kvanttimekaniikan tila-avaruuden jatkumoluonne approksimoi jotakin luonnostaan ​​diskreettiä, ja väitämme, että tällaisen diskreetin olemuksen syy on painovoima."

Ajatuksena on, että Hilbertin avaruus on todellakin rakeinen, mutta sen tila on erittäin pieni, koska painovoima on niin heikko verrattuna muihin fysikaalisiin perusvoimiin. Hän kehitti näitä ideoita edelleen oheisessa tieteellisessä artikkelissa² otsikolla "Kvanttimekaniikan mysteerien ratkaiseminen: Miksi luonto kammoksuu jatkumoa".

Menemättä matemaattisiin yksityiskohtiin oletetaan, että kvanttitila määritellään vain tiettyjen "rationaalisten" havaittavien suureiden suhteen. Tämä johtaa hieman erilaiseen tulkintaan kompleksiluvuista, kuten imaginääriluvusta √(-1) tai niin kutsutuista kvaternioneista, mikä mahdollistaa kvanttitilan realistisen tulkinnan RaQM:ssä verrattuna QM:ään.

Tai kuten Palmer asian ilmaisee, hänen teoriansa poistaa joitakin kvanttifysiikan kuuluisia paradokseja, kuten Schrödingerin kissan.

"RaQM:ssä kissat eivät ole enää samanaikaisesti elossa ja kuolleita."

1 000 kubitin katto: käytännön vaikutuksia tulevaisuuteen

Olennainen osa erittäin tehokkaiden kvanttitietokoneiden lähtökohtaa on, että kubitien lisääminen lisää matemaattisen ongelman ratkaisemiseen tarvittavia "ulottuvuuksia". Tämä oletus perustuu Hilbert Spacen ajatukseen äärettömästä "uuden datan tallennustilan" (ulottuvuuksien) määrästä, kun järjestelmään lisätään kubitteja.

Pr Palmerin idealla olisi siksi vakavia seurauksia kvanttitietokoneille.

Jos tämä pitää paikkansa, kvanttitilan informaatiosisältö kasvaa lineaarisesti kubitien määrän kanssa, eikä eksponentiaalisesti kuten aiemmin on ajateltu, mikä olennaisesti rikkoo kvanttitietokoneiden suurimman lähtökohdan.

”Kun kietoutuneiden kubitien määrä on yli kriittisen rajan, kvanttitilassa ei yksinkertaisesti ole tarpeeksi tietoa, jotta jokaiseen Hilbert-avaruuden ulottuvuuteen voitaisiin allokoida edes yksi bitti tietoa. Kun näin tapahtuu, koko Hilbert-avaruutta hyödyntävät kvanttialgoritmit lakkaavat olemasta kvanttiedultaan klassisiin algoritmeihin verrattuna.”

Artikkelissa arvioidaan, että tämä kynnysarvo voidaan saavuttaa, kun kvanttitietokoneet ylittävät noin muutaman sadan ja jopa 1 000 virhekorjatun kubitin rajan.

On huomattava, että tämä on paljon alle odotetun kynnysarvon, joka vaaditaan tärkeiden salaustasojen murtamiseen. Esimerkiksi 2048-bittisen RSA-avaimen murtamiseen tarvitaan 4 099 kubittia. Shorin algoritmi, kvanttialgoritmi on todennäköisimmin hyödyllinen käytännön tarkoituksiin.

Jos pr. Palmer on oikeassa, se voi tarkoittaa, että salaus pysyy ikuisesti turvassa kvanttitietokoneilta sellaisina kuin me ne tänään ymmärrämme.

Koska monet kvanttitietokoneiden prototyypit ovat lähestymässä tätä rajaa, yksin tai verkostoitumisen kautta, saamme luultavasti pian tietää, pitääkö tämä ajatus paikkansa.

”’QM on vastannut kaikkiin sille esitettyihin kokeellisiin haasteisiin, joten ehdotan tässä artikkelissa koetta, joka voitaisiin suorittaa muutaman vuoden kuluttua – jos kvanttiteknologian etenemissuunnitelmiin on uskominen – RaQM:n testaamiseksi kvanttimenetelmää vastaan.’”

Konseptilla voi yhtä lailla olla merkittäviä seurauksia kvanttifysiikalle, jos se osoittautuu todeksi, paljon kvanttitietokoneiden potentiaalin rajoittamista pidemmälle. Tämä itsessään voisi tehdä kvanttitietokoneista erittäin tärkeitä, vaikka niiden käytännön sovellukset olisivatkin aiemmin toivottua rajallisempia.

”Jos kvanttitietokoneet tarjoavat kokeita paitsi kvanttimekaniikan seuraajateorian löytämiseksi, myös ennen kaikkea kvantti- ja gravitaatiofysiikan syntetisoivan teorian löytämiseksi, se olisi varmasti poikkeuksellisen hyvä tulos kaikelle sille työlle, jota kvanttilaskentaan on vuosien varrella tehty.”

Strategisen sijoittamisen opit: Kvanttiriskin hallinta

Tämä uusi konsepti on kaikkea muuta kuin todistettu, ja se on itse asiassa radikaali poikkeama fyysikkojen kvanttimekaniikkaa koskevasta konsensuksesta. Joten tämä on toistaiseksi vain erittäin mielenkiintoinen, mutta todistamaton teoria, joka esiintyy vain teoreettisessa matematiikassa.

Kvanttilaskennan osakkeisiin sijoittavien tulisi kuitenkin kiinnittää siihen huomiota, sillä se muistuttaa meitä siitä, että kvanttifysiikkaa ei vieläkään täysin ymmärretä ja että sillä on potentiaalia sekä yllättäviin uusiin mahdollisuuksiin että rajoituksiin käytännön sovelluksissa.

Toinen tekijä on se, että jos salaus on pysyvästi turvassa kvanttitietokoneilta, niin on myös Bitcoin, joka on viime aikoina kärsinyt narratiivista pian "rikkoutuu" kvanttilaskennan edistymisen myötä, aihetta, jota käsittelimme myös artikkelissa ”Kvanttisijoitusten jälkeinen tarkastus: 10 parasta osaketta vuodelle 2026".

Joten voisi olla järkevää tasapainottaa molemmat riskit toisiaan vastaan:

• Jos kvanttitietokoneet saavuttavat yli 1 000 kubitin rajan, Bitcoin on turvassa ja narratiivi, joka painoi Bitcoinin hintaa alaspäin, katoaa.
• Jos Pr Palmer on väärässä, kvanttitietokoneet saattavat todellakin uhata Bitcoin-osaa sijoitussalkusta, mutta ne pystyvät myös suorittamaan vaikeasti kuviteltavissa olevan laskennan ihmeen sekä salauksen että aineellisen maailman syvemmän ymmärtämisen saralla.

Joten kvanttilaskennan osakkeita ja kryptovaluuttoja yhdistävä salkku lieventää todennäköisesti parhaiten molempia mahdollisuuksia.

Kvanttilaskentaan sijoittamista varten voit ottaa yhteyttä sijoitusraporttimme Honeywellistä ja sen kvanttilaskennan tytäryhtiöstä, Kvanttiuumitai artikkelimme ”5 parasta kvanttilaskentayritystä vuonna 2025".

Viitteet:

^{1Tim Palmer. Rationaalinen kvanttimekaniikka: Kvanttiteorian testaaminen kvanttitietokoneillaPNAS. 123 (12) e2523350123. 16. maaliskuuta 2026. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2Tim Palmer. Kvanttimekaniikan mysteerien ratkaiseminen: Miksi luonto kammoaa jatkumoa. Kuninkaallisen seuran julkaisut. Helmikuu 18, 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382}