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量子计算作为一个领域是明显的胡说八道 (bullshit)

2023-02-14 22:47 作者:相对论骇客  | 我要投稿

我记得

我记得当我还是一个幼年的物理学书呆子时就发现了量子计算的趋势。我想,如果我的毕业论文项目没有大的进展,也许我可以加入到这个行列中来(事实并非如此)。我设法让自己被邀请参加戈登会议,并有巨大的皮制笔记本,上面写满了理论涂鸦,其中有2-3篇论文的材料。我对我的成果并不真正有信心,我也想不出办法把它们变成涉及物质的实际东西,所以我很高兴地进入了商业世界中更好的事情。

当我说量子计算是一个胡扯的领域时,我并不是说这个领域的所有东西都是胡扯的,尽管就第一性原理而言,这似乎是近似真实的。我没有一个数学证明,证明量子计算至少在理论上是可行的。 我也没有数学证据证明我们可以或不可以制造 K.Eric Drexler(德雷克斯勒)的纳米技术幻想中的人造细菌。然而,我知道这两个领域都是胡说八道。这两个领域都涉及到形成新的物质种类,而我们根本不知道如何构建。这两个领域都没有一个合理的 "第一步 "来使他们的巨大主张成为现实。

德雷克斯勒和追随他的 "纳米技术专家 "认为,由于我们知道薛定谔方程,我们可以从任意形式的物质中制造人工形式的生命。这是无稽之谈;没有人对物质的细节或生命有足够的了解,可以做到这一点。也有合理的热力学、化学和物理论据反对这种事情。我已经就这个问题发表了很多意见,在这一点上,我在纳米技术方面显然是正确的,没有人可以和我争论。一代可能成为第一流化学家或材料科学家的人,在追随这种被夸大的、完全没有价值的胡言乱语时,浪费了他们早期的创造性职业生涯。数十亿美元被挥霍在垃圾和一厢情愿的老鼠洞里。法律界的笨蛋们写了监管制度的法律审查,以保护我们免受这种不存在的技术的影响。我们甚至在2003年和2005年就这一无稽之谈举行了国会听证会(可能还有其他一些我忘记的时间)。俄罗斯人建造了一个纳米技术公园,以兑现本应在现在发生的万亿美元的纳米技术经济。

同样,"量子计算 "爱好者希望你忽略一个事实,即他们对如何建立和操纵实现量子计算所需的物质的量子相干形式没有任何头绪。 一个能够真正对数字21进行因式分解的量子计算机在行动中缺失。事实上,将数字15分解成3和5的因式分解有点像花招,因为他们是在知道答案的情况下设计实验的,因此如果我们不知道如何分解15的因式分解,就会漏掉所需的门。一个n位数的因子所需的实际门数是72*n^3;所以对于15,它是4位,4608个门;不会很快发生。

我和一个朋友在美国一家大学附近的一家不错的餐厅里进行了这次谈话。我们的服务员很惊讶,并与我们分享了他在量子计算方面的博士论文,我的伙伴因此相信我的怀疑论是有道理的;事实上,他指责我安排了这件事。我没有,但我有动力去写,以防止未来的常春藤大学博士水平的人才不得不靠给几个金融书呆子送牛排谋生。

8年前,我提出了反对量子计算作为一个领域的论点,基于没有可观察到的进展的事实。这个论点仍然有效。没有可观察到的进展发生了。然而,8年是一个非常长的时间。博士论文已经取得了成果,其中许多人已经走上了职业生涯......其中一些涉及为像我这样的人带来美味的牛排。在这段时间里,数以百计的量子计算骗子取得了终身职位。根据google scholar的数据,从那时起已经有100万篇关于这个主题的论文。

量子计算夸张的高峰

现在有数十家个主要的公司在资助量子计算工作;IBM、谷歌和微软。当然,还有dwave公司,该公司自1999年以来一直设法存在,几乎25年了,却没有真正提供有用的量子或计算的东西。有多少钱被这些垃圾冲进了马桶?有多少钱可以用来建造,比如说,普通的模拟或随机计算机,做有用的事情?这些都没有提供有用的量子计算机,甚至没有一个有用的纠错的量子比特。我想我不会为花在这些努力上的钱流太多的眼泪;在我的理想世界里,名单上的几家公司无论如何都会被拆散或被迫资助贝尔实验室的登月努力,而且大多数风险投资家都是骗子,他们的钱应该被分掉。我确实为那些被这种庸人自扰的年轻人感到难过。你最好读读古希腊语,而不是学习一个最终需要给像我这样的公立学校孩子带来牛排的 "技术 "科目。该死的,你最好是训练成为一名驱魔人或风水师,而不是获得'量子计算'的博士学位。

我是一个经验主义者和一个现象学家。我认为在人类历史上缺乏一个纠错的量子比特就足以证明这不是一个足够严肃的领域,没有理由使用 "领域 "这个词。坦率地说,它的大部分都是骗局。在人们意识到这不是规范的科学或许多合理的东西之前,有足够的时间来收集任期和荣誉。

正如我去年所说

你所需要做的就是看看历史:在冯-诺伊曼和其他理论家注意到它们之前,人们已经有了工作的(数字)计算机。我们真的有成千上万的 "工程师 "和 "科学家 "在写软件,在一个没有人知道如何建造的机器上做 "研究"。人们把他们的职业生涯献给了一个不存在于肉体世界的课题。除了 "欺诈 "这个超负荷的术语之外,还没有一个词来形容这种智力上的放屁。

"计算机科学家 "已经参与到这个夹层中来了。他们没有给我们的学科知识增加任何东西,而且据我所知,他们的教育背景使他们永远无法做到这一点。"计算机科学家 "没有接受过学习量子力学的适当教学,而且他们中几乎没有人做过任何实际的事情,如摆弄运算放大器、制造调幅收音机或注意噪音在肉体世界中的作用。

这种高高在上的精明人居然认为量子计算的唯一问题是工程问题。当我读到这样的东西时,我可以听到他们嘀咕着仅仅是工程问题。 让我们说,为争论起见,这是真的。在1738年伯努利效应被阐述之后,SR-71在技术上是一个单纯的工程问题。在1760年,有一百或一千人为SR-71飞机编写飞行计划作为一种职业,这是否合理?不合理。

一个1760年代的科学家要做的合理事情是发明材料,使比空气重的飞行器成为可能。也许可以用风筝和蒸汽机来糊弄一下。即使如此......还需要在冶金(钛直到1791年才被发现)、采矿、正常运作的石化工业、正式和实用的热力学、统一的电磁场理论、化学、光学、制造以及可以说是量子力学、信息论、运筹学和其他一大堆在1760年代无法想象的东西方面取得一些重要的突破。事实上,当然SR-71本身在当时也是完全无法想象的。这就是问题的关键。

物理学家曾经是严肃而有血性的人,通过做实验来理解现实。不知何故,这种血淋淋的严肃态度已经淡出了,变成了一群手淫的理论家,他们只是偶尔与实际物质发生关系。我把这种疾病追溯到1960年代牛津大学 "功利主义 "的兴起。二战后的新自由主义想法是,像爱因斯坦这样的天才可以通过农业学校从农民中大量培养出来。现实是,农民仍然是农民,世界上爱因斯坦的总数,甚至仅仅是关于物理学的严肃思想家,可能是类似于一个固定的数字。不过,要创造出一群有爱因斯坦那样的自负而又有特殊工作成果的疯狂自恋者,真的很容易。你所需要做的就是教他们如何做一些令人印象深刻的数学货物崇拜科学,并让他们的 "成果 "远离任何做实验的实用人员。

制造一大批这样的巨无霸,使得物理学的任何真正进步都不可能不杀死他们几代人。巨大的、迫在眉睫的、重要的物理学问题;那些一生中只有一次的物理学家可能会回答的问题--自60年代初以来,这些问题一直没有动静。约翰-霍根写了一本书,观察到科学(特别是物理学)自牛顿时代以来已经几乎结束了任何可观察到的进步。他还注意到,大多数人并没有在富有成效的道路上取得进展,也没有改善重要领域的详细知识,而是热衷于最新的非实验性的狂欢;复杂性理论、网络理论、面条理论。他认为这是因为要取得进一步进展太难了。我认为这是因为这门手艺现在被腐败的福利女王所占据,她们都是装模作样的货物崇拜者。

名副其实的物理学家都是自由职业者;心灵的维京人,智力的冒险家,他们折磨自然界,让其放弃秘密,在现实世界中冒着风险。现代物理学家是......职业主义者,他们靠吸食政府的乳汁过着微薄的生活,利用他们的社交网络,给他们的朋友提供帮助,并做公关,使他们看起来像在从事一些重要的工作。发生在科学之王身上的事情是可怕和可悲的。虽然有诚实和富有成效的物理学家,但它的主流已经失去了,可能永远被一群骗子和擦亮苹果的丁丁所占据。

但是,当一个自称是技术的课题,甚至缺乏有朝一日可能成为技术的实验雏形时,你可以绝对肯定地知道,这个'技术'完全是胡说八道。量子计算的物理性不如星际飞船的工程;我们至少有合理的物理机制来实现星际空间飞行。

论据?

其中一个较好的论据是类似于反对P=NP的论据。不,不是说 "如果有这样的证明,现在早就有人想出来了 "的论点--但这个论点也是完全有效的。原则上,经典的模拟计算机可以在P时间内解决NP-hard问题。你可以在谷歌上搜索一下 "下坡原理",或者看看哈瓦-西格尔曼等人在模拟超级图灵架构上的工作。这是很老的东西了,大多数理智的人都意识到这不是真正的物理,因为物质并不是无限连续的。如果你能以某种方式将一个实数/连续数编码到物理世界中,那么用量角器或肥皂泡来计算P=NP。不管出于什么原因,大多数复杂性理论家都理解这一点,并且知道量角器P=NP不是物理的。 不知何故,量子计算得到了一个通行证,我猜是因为他们从来没有尝试过在物理世界中测量任何东西,除了使用量角器的复杂性。

为了建立一个量子计算机,你需要控制每一个量子比特,这是一个连续的值,而不是一个二进制的值,在它的初始状态和随后的状态,精确到足以运行计算。当人们在做 "证明 "量子计算机效率的计算时,这被当作一个工程细节。有许多人强烈主张,量子纠错(我要提醒大家,还没有人在实际物质中有效地实现它--这是这里唯一重要的一种证明)基本上把对完美的模拟要求推到了初始化步骤,或者把它归入其他一些不可能存在的地方。让我们暂时假设情况并非如此。

换个说法,对于一个N-量子比特计算机,你需要控制、转换和读出N-量子比特量子计算机的2^N个复数(如复数)振幅,达到非常高的精度。即使考虑到有N个振荡器的模拟计算机,这些振荡器必须被精确地初始化、精确地控制、变换和单独读出,以至于你可以通过反向运行振荡器的计算来逆转计算;这是一个极具挑战性的任务。量子版本的难度是指数级的。

让它变得更加具体;如果我们将光子的偏振状态编码为一个量子比特,我们如何将两个量子比特之间的偏振器完美对齐?我们如何为N个量子位对准它们?我们如何将偏振方向与闸门对齐?这不是什么理论上的胡言乱语;当它涉及到在物理现实中建立的东西时,物理排列很重要,非常重要。问我怎么知道的。你可以去自娱自乐,尝试用分光镜和照片的偏振状态建立一个简单的量子计算机,用几个硬编码的门。众所周知,这是完全可能的,甚至有一个相当悲伤的维基百科页面。我可以整天制造量子偏振态纠缠光子;任何拥有激光器和KDP晶体的傻瓜都可以做到这一点,但不知为何没有人愿意在面包板上粘上一些分光器并制造一台量子计算机。为什么会这样呢?嗯,最近有个人做到了:得到了两个完整的量子比特。你可以在这里阅读这个**有前途的新想法,或者如果你是一个不懂物质的人,可以在这里阅读。

在这个想法的早期,人们注意到,所需组件数量的增长与量子比特的数量成指数关系。嗯,这不应该是一个惊喜:量子计算机中的状态数量的增长也是与量子比特的数量成指数关系的。这既是 "有趣的事情",也是 "问题"。有趣的事情 "是因为指数级的状态数量,如果可以进行琐碎的操作,可以使计算的速度大幅提高。问题 "是因为操纵指数级数量的状态并不是任何人都知道如何做的事情。

如果你使用电子或原子核的自旋,这个问题并没有消失;自旋向上是哪个方向?所有的物理自旋都会在 "向上 "的方向上完全对齐吗?测量设备会同意自旋向上吗?所有的门都同意自旋向上吗?在物质世界中,它们当然不会;你会有一个投影。这个投影实际上是相关的噪声,而相关的噪声以一种不可恢复的方式破坏了量子计算。即使是量子纠错的人也明白这一点,尽管由于某些原因人们并不太担心这一点。如果他们对自己的不担心是诚实的,这是因为他们从来没有玩弄过像分束器这样的东西。嘿,让它具有不相关的噪声;这只是一个工程问题,对吗?就像用硅制造人工生命,控制核聚变动力或布萨德冲压发动机一样,"只是一个工程问题"。

当然,在某些时候,有人会提到量子纠错,它使我们不必精确测量和转换一切。对所需精度最乐观的估计是,对于量子纠错计算机的每一个量子比特/门操作,大约是10^-5。这是一个相当高的精确程度。回到我的偏振角的例子;这意味着在一个复杂的系统中所有的偏振器、光学元件和门都对准了0.036度。我的意思是,我知道如何将几个分光器和偏振器对准到628微度,但我不确定我能否将几十万个分光器和偏振片以及镜子对准到628微度。现在想象一下,用现实中的量子比特来计算大数的因式分解;也许是10,000个量子比特,和一个CPU价值的门,比如10^10左右的门(对破解RSA所需的数量估计不足,请注意,这也是我们进行这次谈话的唯一原因)。我想这是可能的,但我鼓励任何刚起步的量子算法工程师在那里尝试将3-4个光学元件对齐到这个精度范围内。没有时间限制,除非你先死,在这种情况下,"时间到了!"

这只是最明显的工程限制,以确保我们不会有明显的相关噪声通过我们的量子计算机传播。我们还必须能够将初始状态准备到这种精度之内。然后我们需要能够在这种精度内测量最终状态。而且我们必须能够对所有的量子比特做任意的单元变换。

我想用一些基本的事实来打断你:我们在这里讨论的4000个量子比特的计算机的状态数量是~2^4000个状态!也就是10^1200个或更多。那是10^1200个左右的连续变量,我们至少要操纵万分之一。宇宙中质子的数量大约是10^80。这就是为什么量子计算机如此强大;你在理论上将指数级数量的状态编码到这个东西里。有人能用一个物理物体真正做到这一点吗?需要引证;据我所知,在人类历史上从来没有做过这样的事情。同样,星际空间飞行似乎是一个更容易实现的目标。甚至德雷克斯勒的纳米技术幻想也有一些先例,即实际存在的生命形式。然而,这些也都不会很快到来。

有理由相信,量子纠错在理论上也是不可能的(例子在这里,在这里,在这里--这一个特别令人震惊)。除了上面的论点,即理论家们正在把一些实际的连续数归入由物质构成的固有的嘈杂和非连续的机器中,量子纠错系统的存在将意味着你可以进行任意精确的量子测量;有效地把你的指数级精确连续数还给你。如果你能在非指数级的计算或测量中做指数级精确的连续数,你可能可以在一个相对简单的模拟计算机上解决非常有趣的问题。比方说,像托福里门台球计算机这样的经典的。开始工作吧;我们知道如何用螃蟹使台球计算机工作。这不是一个随意选择的例子。这就是据称严肃的人为涉及物质的量子计算提交的那种论据:“嘿,伙计,不使用螃蟹只是一个工程问题。”

谷歌和IBM吹嘘他们最新的100量子比特的东西。我一笑置之,我甚至不认为这些大多数是量子计算,在人们担心量子至上和新的防量子公钥或零知识证明算法(或多或少已经存在)的意义上。这些鳕鱼量子计算机器并没有扩展我们的知识,也没有为一个大胆的新的量子至高无上的未来建立任何东西;它们没有可扩展性,而且其中许多机器显然没有做任何量子或计算。

这整个课题除了吞噬生命和浪费事业之外,什么都没有。如果我是负责科学经费的人,全世界用于这类废话的预算将低于我们用于开发布萨德冲压发动机的预算,后者也不知道是不可能的,而且看起来要酷得多。

正如Dyakonov在他2012年的论文中所说的那样。

"一个有点类似的故事可以追溯到13世纪,当时Nasreddin Hodja提出了一个教他的驴子阅读的建议,并从当地苏丹那里获得了10年的资助。在他的第一份报告中,他把面包屑放在一本大书的书页之间,并示范驴子用蹄子翻书。这是在正确方向上迈出的有希望的第一步。纳斯雷丁是一个聪明但简单的人,所以当朋友们问他希望如何完成他的目标时,他回答说。"我亲爱的伙伴们,在十年之前,要么我死,要么苏丹死。否则,驴子也会死"。

如果他有现代的思维复杂程度,他可以说,首先,没有任何定理禁止驴子读书。而且,由于这与任何已知的基本原则并不矛盾,因此,如果不能实现这一目标,将揭示新的自然规律。所以,这是一个双赢的策略:要么驴子学会了阅读,要么就会发现新的规律。"


改译自:scottlocklin

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