2025 : «Διεθνές Έτος Κβαντικής»

                                             2025 : «Διεθνές Έτος Κβαντικής»

                                        Γράφει ο Δημήτρης Σκουτέρης

Ο Eλληνοαμερικανός Τζον Μαρτίνις και οι Τζον Κλαρκ, Μισέλ Ντεβορέ τιμήθηκαν με το βραβείο Nobel Φυσικής 2025. Σύμφωνα με ανακοίνωσή της η Επιτροπή απονομής του Νόμπελ έκρινε καθοριστική την συμβολή τους στην ανάπτυξη της επόμενης γενιάς της κβαντικής τεχνολογίας, περιλαμβανομένης της κβαντικής κρυπτογραφίας, των κβαντικών υπολογιστών και των κβαντικών αισθητήρων», ανέφερε στην ανακοίνωσή της η Επιτροπή Νόμπελ.

ΟΗΕ 2025 : «Διεθνές Έτος της Κβαντικής»

Το 2025 σηματοδοτεί μια ιστορική στιγμή διπλής εορτής: 

 τα 100 χρόνια από τη διαμόρφωση της Κβαντικής Μηχανικής, που ο ΟΗΕ αποκαλεί «Διεθνές Έτος της Κβαντικής», και 

την προαναφερθείσα απονομή του Νόμπελ Φυσικής και στον Ελληνοαμερικανό επιστήμονα John Martinis.

 Η βράβευση του Martinis δεν είναι απλώς μια αναγνώριση μιας μεμονωμένης επιστημονικής συνεισφοράς. Είναι το σφράγισμα μιας εποχής όπου η κβαντική θεωρία εγκαταλείπει τα εργαστήρια και μεταμορφώνεται σε πρακτική τεχνολογία, προκαλώντας μια ανατροπή συγκρίσιμης με αυτή της Βιομηχανικής Επανάστασης. Το έργο του Martinis και της ομάδας του στην Google για την απόδειξη της «κβαντικής υπεροχής» – όπου ένας κβαντικός υπολογιστής για πρώτη φορά έλυσε ένα πρόβλημα πρακτικά αδύνατο για οποιονδήποτε κλασικό υπερυπολογιστή – είναι ο βωμός από τον οποίο ξεκινά η νέα εποχή.

Από τα Bits στα Qubits - Μια Κοσμική Αλλαγή

Στον ψηφιακό κόσμο που γνωρίζουμε, όλα λειτουργούν με ένα απλό δυαδικό σύστημα (0 και 1). Κάθε bit είναι σαν ένας «διακόπτης» - είτε είναι ανοιχτός (1) είτε κλειστός (0). Ολόκληρο το ψηφιακό μας σύμπαν, από τα email μας μέχρι τα βίντεο που παρακολουθούμε, βασίζεται σε αυτή την απλή αρχή των μονάδων και μηδενικών.

Τι θα γινόταν, όμως,  αν αυτοί οι «διακόπτες» μπορούσαν να είναι ταυτόχρονα ανοιχτοί ΚΑΙ κλειστοί; Αυτή ακριβώς είναι η θεμελιώδης διαφορά των κβαντικών υπολογιστών, που εγείρει ένα εύλογο ερώτημα: Πώς ακριβώς αυτή η φαινομενικά παράξενη συμπεριφορά θα μεταμορφώσει την τεχνολογία και την καθημερινότητά μας;

Η Μαγεία των Qubits: Όταν το Νόμισμα Περιστρέφεται στον Αέρα

Για να κατανοήσουμε την επανάσταση, ας χρησιμοποιήσουμε το παράδειγμα της  αναλογίας κατά και μετά την περιστροφή του νομίσματος:

• Παραδοσιακός υπολογιστής: Το νόμισμα έχει πέσει και πλέον βρίσκεται σε κατάσταση που φαίνεται- είτε κεφαλή είτε γράμματα.
• Κβαντικός υπολογιστής: Το νόμισμα περιστρέφεται στον αέρα, βρίσκεται ταυτόχρονα και στις δύο καταστάσεις.

Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται "υπέρθεση" - η ικανότητα των qubits να βρίσκονται σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα. Και εδώ έγκειται η μαγεία: 2 qubits μπορούν να επεξεργαστούν 4 πιθανότητες ταυτόχρονα, 3 qubits μπορούν να επεξεργαστούν 8, και ούτω καθεξής. 

Η Εκθετική Ισχύς: Από τα 300 Qubits στο Άπειρο Δυναμικό

Η πραγματική επανάσταση έγκειται στην εκθετική αύξηση της ισχύος:

·         50 qubits: Ισοδυναμούν με 1.125.899.906.842.624 κλασικά bits

·         300 qubits: Η Ισχύς τους είναι μεγαλύτερη από τον αριθμό των ατόμων στο ορατό σύμπαν

Αυτή η ασύλληπτη υπολογιστική ισχύς μετατρέπει τα αδύνατα σε δυνατά: Προβλήματα που θα χρειαζόταν δισεκατομμύρια χρόνια για τους σημερινούς υπερυπολογιστές πλέον με την χρήση κβαντικών υπολογιστών επιλύονται σε λεπτά ή ώρες. 

Ιδού η απόδειξη:

Ο βραβευμένος με NOBEL John Martinis, oλοκλήρωσε με την ομάδα του-για λογαριασμό της Google- την κατασκευή του πρώτου κβαντικού υπολογιστή με υπεραγώγιμα qubits. Μάλιστα  το 2019 παρουσίασαν τον επεξεργαστή Sycamore, τον κβαντικό υπολογιστή των 53 qubits, ο οποίος ολοκλήρωσε έναν εξαιρετικά περίπλοκο υπολογισμό σε μόλις τρία λεπτά και είκοσι δευτερόλεπτα, κάτι που θα απαιτούσε περίπου δέκα χιλιάδες χρόνια για τον ταχύτερο κλασικό υπερυπολογιστή. Το επίτευγμα αυτό, γνωστό ως «κβαντική υπεροχή», αποτέλεσε ιστορική στιγμή για την επιστήμη, αποδεικνύοντας ότι οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να ξεπεράσουν κατά πολύ τις συμβατικές μηχανές σε συγκεκριμένα προβλήματα.

Οι Συνέπειες

1.  Επανάσταση στην Ιατρική. Ανακάλυψη Φαρμάκων

Σήμερα: Η ανάπτυξη νέων φαρμάκων απαιτεί 10-15 χρόνια και κοστίζει δισεκατομμύρια. Οι επιστήμονες δοκιμάζουν χιλιάδες ενώσεις ευρισκόμενοι μεταξύ δοκιμών και σφαλμάτων.

Με χρήση κβαντικών υπολογιστών θα επιτυγχάνεται:

• Η Προσομοίωση μορίων σε ατομικό επίπεδο: Θα μπορούμε να "δούμε" πώς αλληλεπιδρούν τα φάρμακα με τις βιολογικές δομές
• Η Εξατομικευμένη ιατρική: Φάρμακα σχεδιασμένα ειδικά για το DNA του κάθε ασθενή
• Οι Ταχύτερες ανακαλύψεις: Ο χρόνος ανάπτυξης νέων θεραπειών θα μειωθεί .

Μεγάλες φαρμακευτικές εταιρείες (π.χ. AstraZeneca) εκτελούν ήδη πιλοτικά κβαντικά έργα. Η δυνατότητα προσομοίωσης πολύπλοκων βιο μοριακών αλληλεπιδράσεων θα μπορούσε να μειώσει στο μισό τους χρόνους ανάπτυξης νέων φαρμάκων, εξοικονομώντας εκατοντάδες δισεκατομμύρια και φέρνοντας θεραπείες στους ασθενείς πολύ πιο γρήγορα.

Στη βιοτεχνολογία και την ιατρική, κβαντικοί αισθητήρες, με ευαισθησία στο κβαντικό επίπεδο, θα μπορούν να ανιχνεύσουν ασθένειες όπως ο καρκίνος σε απείρως μικρότερα στάδια, αναλύοντας βιο μοριακά δείγματα με ακρίβεια που σήμερα είναι ανύπαρκτη. Η κβαντική απεικόνιση (MRI της επόμενης γενιάς) θα αποκαλύπτει λεπτομέρειες του ανθρώπινου σώματος χωρίς προηγούμενο.

2. Ασφάλεια και Κρυπτογράφηση

Σήμερα: Η ασφάλεια των δεδομένων μας απειλείται συνεχώς.

Με κβαντικούς υπολογιστές:

• Απόλυτη ασφάλεια: Κβαντική κρυπτογράφηση αδιάβλητη από οποιονδήποτε παραδοσιακό υπολογιστή
• Προστασία ταυτότητας: Ασφαλείς ψηφιακές ταυτότητες που δεν μπορούν να κλαπούν
• Ασφαλής ψηφιοποίηση: Μετάβαση στην ψηφιακή εποχή χωρίς ανησυχίες

3. Χρηματοοικονομικά & Ασφάλεια

Τράπεζες (HSBC, JPMorgan) επενδύουν στην κβαντική τεχνολογία για:

     •    Ανάλυση κινδύνου

     •    Ανίχνευση απάτης

     •    Βελτιστοποίηση χαρτοφυλακίου

Πρόβλεψη: Κβαντικοί υπολογιστές με 50 qubits θα μπορούσαν να προβλέψουν τάσεις της αγοράς που ξεφεύγουν από τους παραδοσιακούς υπολογιστές.

4. Ρομποτική και  Τεχνητή Νοημοσύνη (ΑΙ)

Στον τομέα της ρομποτικής και της Τεχνητής Νοημοσύνης (ΑΙ), η συνύπαρξη με την κβαντική είναι αναπόφευκτη. Τα ανθρωποειδή ρομπότ του μέλλοντος δεν θα βασίζονται μόνο σε κλασικούς αλγορίθμους, αλλά και σε κβαντικά νευρωνικά δίκτυα, ικανά να επεξεργάζονται τεράστιες ποσότητες αισθητηριακών δεδομένων σχεδόν σε πραγματικό χρόνο και να λαμβάνουν αποφάσεις σε ένα περιβάλλον αβεβαιότητας με ανθρώπινη – ή και υπερ-ανθρώπινη – ευελιξία. Η «κβαντική ΑΙ» θα είναι ο εγγυητής για ρομπότ που δεν απλώς εκτελούν προκαθορισμένες εντολές, αλλά κατανοούν πλαστικά και δυναμικά το περιβάλλον τους.

Η Φιλοσοφική Διάσταση. Η δικαίωση του Ηράκλειτου;

Η κβαντική μηχανική δεν ήταν ποτέ απλώς μια μαθηματική κατασκευή. Ήταν, και παραμένει, μια βαθιά φιλοσοφική άσκηση. Ανατρέπει τον ντετερμινισμό του Νεύτωνα και την Αριστοτελική λογική της «αιτιοκρατίας». Σε έναν κόσμο όπου ένα σωματίδιο μπορεί να βρίσκεται σε δύο θέσεις ταυτόχρονα και η πράξη της παρατήρησης καθορίζει την τελική του κατάσταση, οι έννοιες της «αντικειμενικής πραγματικότητας» και της «τοπικότητας» τίθενται υπό αμφισβήτηση.

Εδώ, η σύνδεση με την αρχαία ελληνική σκέψη είναι εντυπωσιακά σχετική. Ο Ηράκλειτος, με τη φράση του «πάντα ρει», είχε κατανοήσει τον δυναμικό, ασταθή και σχετικό χαρακτήρα της ύλης. Στον κβαντικό κόσμο, τίποτα δεν είναι απόλυτο και στατικό· όλα είναι πιθανότητες και ροές.

 Η κβαντική υπέρθεση μοιάζει με μια επιστημονική απόδειξη της διαλεκτικής του Ηράκλειτου, όπου οι αντίθετες καταστάσεις συνυπάρχουν σε μια δυναμική ένταση. Από την άλλη, ο Δημόκριτος και οι μαθητές του, που υπέθεσαν ότι ο κόσμος αποτελείται από άτομα και κενό, είχαν δίκιο στη βασική υπόθεση, αλλά η κβαντική μηχανική αποκαλύπτει ότι αυτά τα «άτομα» δεν είναι σκληρές, ντετερμινιστικές μπάλες του μπιλιάρδου, αλλά νέφη πιθανότητας, με εγγενή απρόβλεπτη συμπεριφορά.

Μια Ανθρώπινη Πρόκληση

Η βράβευση του John Martinis και η επέτειος του 2025 δεν είναι το τέλος, αλλά η αρχή της πραγματικής αλλαγής. Η κβαντική τεχνολογία φέρνει ασύλληπτες δυνατότητες για την ανθρωπότητα, αλλά και ευθύνες . Η δημιουργία απρόσβλητων κρυπτογραφικών συστημάτων μπορεί να εξασφαλίσει την ελευθερία μας, 

αλλά και να την απειλήσει αν ελεγχθεί από ολιγάρχες. 

Η κβαντική ΑΙ μπορεί να λύσει τα πιο περίπλοκα προβλήματά μας, αλλά και να δημιουργήσει συστήματα πέρα από τον πλήρη έλεγχό μας.

Σε αυτό το νέο τοπίο, το κληροδότημα των αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων – η ατέλειωτη αναζήτηση της γνώσης, η κριτική σκέψη και η ηθική  – είναι πιο πολύτιμα από ποτέ.

 Η κβαντική επανάσταση δεν είναι μόνο τεχνολογική· είναι μια πρόσκληση να επαναπροσδιορίσουμε τη σχέση μας με την πραγματικότητα, αξιοποιώντας τόσο τις μαθηματικές εξισώσεις , όσο και τις διδαχές των φιλοσόφων μας.

*Ο Δημήτρης Σκουτέρης είναι πολιτικός αναλυτής, skouterisd@gmail.com, https://www.facebook.com/dimitris.skouteris.94, @dim1956.bsky.social, @skouterisd, https://skouterisd.blogspot.com.