Badania czarnych dziur wskazują, że żyjemy w komputerze kwantowym

Jeff Forshaw jest profesorem fizyki teoretycznej na Uniwersytecie w Manchesterze. Jest nie tylko badaczem, ale też nauczycielem i popularyzatorem nauki. Wraz ze swym najbardziej znanym uczniem, prof. Brianem Coxem, napisał kilka książek, w tym najnowszą "Czarne dziury. Klucz do zrozumienia Wszechświata".  Otrzymał Nagrodę Kelvina "za szeroko zakrojoną pracę mającą na celu pomoc społeczeństwu w zrozumieniu skomplikowanych idei fizyki" oraz Medal Jamesa Clerka Maxwella za "wybitne zasługi w dziedzinie fizyki teoretycznej".

W swojej książce przedstawia hipotezę, że przestrzeń zbudowana jest z czegoś bardziej elementarnego, ze splątanej sieci kubitów i przypomina to, jak współcześni informatycy próbują budować komputery kwantowe. W rozmowie z Grzegorzem Jasińskim przyznaje, że pytanie, czy dałoby się na tej zasadzie stworzyć symulację przestrzeni w warunkach laboratoryjnych, wydaje mu się obecnie jedną z najciekawszych zagadek fizyki. Podkreśla jednak, że z faktu, że możemy istnieć w czymś, co przypomina gigantyczny komputer kwantowy, nie oznacza, że żyjemy w symulacji. 

Prof. Jeff Farshaw był gościem Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Grzegorz Jasiński: Co każdy powinien wiedzieć o czarnych dziurach, ale czasem boi się zapytać?  

Prof.. Jeff Forshaw: Czarne dziury są interesujące z dwóch głównych powodów. Po pierwsze, są to najbardziej absurdalne i niedorzeczne obiekty w kosmosie. Są interesujące po prostu dlatego, że istnieją. Sama idea, że można mieć obiekt, który praktycznie zmiażdżył całą gwiazdę w punkt, fakt, że takie rzeczy istnieją. Jak to możliwe? Jak można zmiażdżyć wszystko do punktu, że gwiazda przestaje istnieć? To jest jeden powód, by się ekscytować, myśleć i próbować badać czarne dziury. I zmierzyliśmy je, widzieliśmy je. I to jest stosunkowo niedawne odkrycie. Zaczynamy być w stanie obserwować czarne dziury. Drugi powód to ten, który naprawdę mnie samego fascynuje. Czarna dziura jest swego rodzaju bramą do zrozumienia bardzo poważnych pytań o wszechświecie. W szczególności, rozważając kwestie związane z czarnymi dziurami, jesteśmy teraz, my, fizycy teoretyczni, postawieni w sytuacji, gdzie wydaje się, że sama przestrzeń, a przez przestrzeń rozumiem to, w czym teraz siedzimy, w czym macham rękami, to jest przestrzeń - góra i dół, lewo i prawo, przód i tył - ta przestrzeń może nie być fundamentalna. Może być zbudowana z czegoś. Sposób, w jaki wygląda, jakby była zbudowana, nie różni się zbytnio od sposobów, w jakie obecnie próbujemy budować komputery kwantowe. Mówiąc bardzo zwięźle, badanie czarnych dziur i teoretycznych konsekwencji ich obserwacji doprowadziło nas do sytuacji, w której wygląda na to, że żyjemy wewnątrz gigantycznego komputera kwantowego. Oczywiście jest tam wiele rzeczy, które możemy jeszcze rozwinąć...

Moment, w którym pojawił się pomysł czarnych dziur, to XVIII wiek, ale w tej chwili mija około 60 lat od czasu, gdy powiedziano o czarnych dziurach coś konkretnego. To było w 1967 roku. Czy nasza wiedza o nich jest obecnie w jakiś sposób większa, lepsza niż pół wieku temu? Czy w tych latach zdobywamy dodatkową wiedzę? 

Tak, zdobywamy. Główna praca - i to jest jeden z podtekstów książki - to prawdziwe świętowanie życia Stephena Hawkinga. Prace z lat 60. i wczesnych 70., które zapoczątkował Hawking, naprawdę wyznaczyły ton badań prowadzonych dzisiaj. Stephen Hawking odkrył, między innymi, że prawa określające zachowanie czarnych dziur są w rzeczywistości prawami termodynamicznymi. Co to oznacza? To silnie sugeruje, że badanie czarnych dziur to w zasadzie badanie tego, czym jest przestrzeń - i to przez pryzmat ogólnej teorii względności Einsteina z 1915 roku - idea, że grawitacja jest związana z przestrzenią, pochodzi od Einsteina. Wniosek z pracy Hawkinga jest taki, że sama przestrzeń ma jakiś aspekt termodynamiczny. To było znane już wtedy, Hawking to rozumiał i uznał to za coś głębokiego. Sugeruje to, że tak jak ciepło jest konsekwencją - ciepło to wielkość termodynamiczna - drgań małych atomów - tak jeśli grawitacja jest termodynamiczna, to przestrzeń jest konsekwencją drgań małych obiektów. Oczywiście nie wiemy, czym te małe obiekty są i to jest cel badań. Od tamtej pory ludzie starają się zrozumieć, co jest podstawą tego zjawiska, czym są te małe drgające obiekty. Był postęp, zwłaszcza w latach 90., w zrozumieniu, czym mogą być te małe drgające elementy budujące przestrzeń, ale duży postęp nastąpił w ciągu ostatnich pięciu lat, kiedy doszło do szybkiego rozwoju badań, w tym takich, które sugerują, że te drgające rzeczy mogą układać się trochę jak komputer kwantowy. Co wydaje się dość niedorzeczną ideą.

Jakie cechy czarnych dziur, pana zdaniem, są najważniejsze i nie budzą obecnie żadnych wątpliwości ani dyskusji? Co o nich na pewno wiemy? 

To, że one istnieją. Istnieją i stanowią punkt końcowy ewolucji gwiazd. Wiemy, że gdy dużym gwiazdom - co oznacza masę większą niż kilka mas Słońca - kończy się paliwo, zapadają się pod własnym ciężarem i nic nie jest w stanie temu zapobiec. Kiedyś sądzono, zanim odkryto czarne dziury, że coś może to zatrzymać. W pewnych gwiazdach tak się dzieje, proces zapadania się zatrzymuje, jeśli gwiazda nie jest zbyt duża. Przykładem jest gwiazda neutronowa. Jedna łyżeczka materii gwiazdy neutronowej waży tyle, co góra. Jest niewiarygodnie gęsta, prawie zmiażdżona do punktu. Gwiazda neutronowa o masie Słońca miałaby rozmiar Krakowa. Wyobraźmy sobie, że Słońce byłoby tak zmiażdżone. Takich gwiazd neutronowych jest wiele we wszechświecie. Dopiero niedawno zauważyliśmy też czarne dziury. Wiemy, że istnieją. Teoretyczne rozumienie jest, moim zdaniem, przynajmniej na poziomie, gdzie wiemy, że jest coś, czego nie rozumiemy. Większość współczesnej fizyki uważa, że rozumiemy, jak pewne procesy działają, ale są głośne przykłady, gdzie nie wiemy, np. czym jest ciemna materia, ciemna energia, albo jak zachowuje się i oddziałuje bozon Higgsa. Nie mamy tu pewności. W przypadku czarnych dziur wiemy na pewno, że nie rozumiemy, co się w zasadzie dzieje. Bo badając czarne dziury, wchodzimy w intelektualną sprzeczność. Możemy o tym trochę porozmawiać, jeśli chcesz. Wrzućmy coś do czarnej dziury - z perspektywy osoby na zewnątrz, która jest wystarczająco daleko i unosi się w pobliżu. Wrzucamy książkę do czarnej dziury, obserwujemy, jak książka zbliża się do wyimaginowanej sferycznej powierzchni wokół czarnej dziury, zwanej horyzontem zdarzeń, i książka nigdy nie przechodzi przez ten horyzont. Zwalnia, zwalnia i nigdy faktycznie nie wpada do czarnej dziury. To z perspektywy osoby na zewnątrz. Ta sama osoba, gdyby unosiła się bardzo blisko horyzontu zdarzeń, zaczęłaby się bardzo nagrzewać, spaliłaby się. Akt unoszenia się blisko horyzontu zdarzeń generuje bardzo wysoką temperaturę. Książka, którą wrzuciliśmy ostatecznie do czarnej dziury - to też wniosek Hawkinga - ostatecznie znika, emitując promieniowanie. Ona bardzo, bardzo powoli wyparowuje. Z punktu widzenia osoby na zewnątrz, książka nigdy nie wpada do czarnej dziury, a ostatecznie - można by stwierdzić - wyparowuje w postaci promieniowania Hawkinga, jakby się spala. Teraz najciekawsze: jeśli jesteś z książką i wskakujesz z nią do czarnej dziury, to przechodzisz przez horyzont zdarzeń, wpadasz do czarnej dziury i zaczynasz wpadać do osobliwości czarnej dziury, co oznacza, że zaczynasz się rozciągać. Nazywamy to spaghettifikacją. Rozciągasz się coraz bardziej, aż do momentu, gdy zostajesz rozciągnięty do... niczego i znikasz. Ty i książka zostaliście rozciągnięci do niczego przez osobliwość czarnej dziury. A to jest ta sama książka, która według osoby na zewnątrz wyparowała na horyzoncie czarnej dziury.

Dlaczego tak jest?

Co jest prawdą? Czy książka spłonęła i wyparowała na powierzchni czarnej dziury, czy została rozciągnięta? To jest poważny problem, który trzeba rozwiązać i w ciągu ostatnich 20 lat, a szczególnie w ostatnich kilku latach, poczyniono postępy. Choć to może się wydawać niedorzeczne, wydaje się, że obie wersje są prawdziwe - istnieją dwie wersje jej losu.

To typowe w naszych czasach. Jest twoja prawda, moja prawda, każdy ma swoją prawdę...

Tak, nie chciałbym propagować takiej ideologii, ale w tym przypadku naprawdę tak się wydaje. I jest próba zrozumienia, jak to może być, jak coś może mieć dwa losy, bo lubimy myśleć o świecie jako o czymś jednoznacznym, książka albo zrobiła to, albo tamto. A idea, że książka ma dwa losy i oba są równie prawdziwe? Mamy teraz teorię, która co prawda nie wyjaśnia szczegółowo, co się dzieje, ale mamy wskazówki, które wskazują, że tak jakoś się dzieje.

Czy to pytanie bardziej dla matematyków czy fizyków? Czy odpowiedź przyjdzie z Instytutu Matematyki czy Fizyki? 

To jest fizyka matematyczna. To są obliczenia i na razie prace teoretyczne. Nie mamy pomiarów dotyczących czarnych dziur, które pomogłyby nam zrozumieć, czy nasze rozumowanie jest poprawne. A ostatecznie właśnie to jest konieczne, by to była fizyka. Fizyka jest ściśle związana z obserwacjami świata. Łatwo się podekscytować i wygłaszać twierdzenia bez podstaw eksperymentalnych. Na razie to, o czym mówię, nie ma takich podstaw. Obliczenia, które są konieczne są bardzo matematyczne i odpowiednie dla osób na pograniczu matematyki i fizyki. Ja jestem fizykiem teoretycznym, nie zajmuję się tymi konkretnymi obliczeniami. Dam przykład, gdzie możemy faktycznie zrobić postępy. Kiedyś sądzono, że te pytania nigdy nie będą mogły być testowane w laboratoriach. Ale ostatnio okazuje się, że może jednak tak. Jeśli faktycznie przestrzeń jest zbudowana z wielu małych obiektów, które oddziałują ze sobą w sposób przypominający budowę komputera kwantowego - czyli tworzą splątaną kwantowo sieć - to tę właściwość możemy prawdopodobnie badać w analogicznych systemach laboratoryjnych. Sama idea, że przestrzeń może być zbudowana z czegoś, wydaje mi się niezwykle znacząca. W przypadku tych małych obiektów nie ma pojęcia odległości, więc te obiekty nie istnieją w przestrzeni. To zachowanie tych obiektów daje początek przestrzeni. To zachowanie prawdopodobnie można by badać. Fizycy doświadczalni mogą próbować tworzyć kwantowe obiekty, tzw. kubity, i tworzyć systemy zachowujące się tak, jak myślimy, że zachowuje się przestrzeń.

I sprawdzić, czy to możliwe?

Możemy testować i sprawdzać, czy to jest możliwe. Możemy powiedzieć: spójrz, jeśli przestrzeń jest zbudowana w ten sposób, to jeśli zrobimy to, powinniśmy zobaczyć w laboratorium sygnały, które przypominają zachowanie przestrzeni. To trochę tak, jakbyśmy tworzyli coś na kształt przestrzeni w eksperymencie laboratoryjnym, więc to jest bardzo ekscytujące. Myślę, że to będzie w niedalekiej przyszłości coraz ważniejsze.

Co pan sądzi o znaczeniu nowych obserwacji? Mam na myśli fale grawitacyjne czy tzw. zdjęcia horyzontu zdarzeń, o których bardzo głośno było kilka lat temu - pierwsze "zdjęcie czarnej dziury". Jak pana zdaniem mogą one pomóc w zdobyciu większej wiedzy? 

Myślę, że zwiastują świt nowej ery w astronomii. Astronomia fal grawitacyjnych pochodzących od katastroficznych zdarzeń, takich jak zderzenia dwóch czarnych dziur, generuje ogromne zaburzenia i energię, która rozchodzi się jako fale w przestrzeni. Te zderzenia mają miejsce zazwyczaj miliardy lat świetlnych stąd. Obserwujemy więc zderzenia czarnych dziur, od których fale grawitacyjne, które teraz mierzymy, zaczęły podróżować mniej więcej w czasie formowania się Ziemi. To fenomenalne, że mamy taką czułość, że możemy to mierzyć. A pomiar polega na mierzeniu odległości na Ziemi między parą luster oddalonych o kilka kilometrów z dokładnością znacznie mniejszą niż średnica protonu.

To faktycznie zdumiewające.

Te pomiary nie tylko mówią nam, że gdzieś zderzyły się czarne dziury, ale dostarczają informacji o tym, jak wyglądał ten proces. Natura fal, które się rozchodzą mówi nam wiele o dynamice tego zderzenia. Możemy to porównać z naszymi teoretycznymi modelami zderzeń czarnych dziur i szukać anomalii w teorii Einsteina, np. w ogólnej teorii względności. Mamy więc nowe okno na fundamentalną fizykę - zrozumienie grawitacji w silnych polach, czego do tej pory nie mogliśmy badać eksperymentalnie. To jest przyczyna dla której uważam, że to jest nowa era astronomii.

W tytule pana nowej książki jest sugestia, że wiedza o czarnych dziurach może być kluczem do zrozumienia wszechświata. Chciałbym zadać pytanie z drugiej strony: czy możliwe jest, że badania nad ciemną materią, ciemną energią i całym wszechświatem pomogą lepiej zrozumieć czarne dziury? 

To możliwe, bo wszystko jest możliwe, ale tak jak obecnie rozumiemy, nie ma tu bezpośredniego związku, to wydają się być niezależne problemy. Idea, że wszechświat zawiera dużo materii, która nie oddziałuje z naszymi eksperymentami na Ziemi, nie jest zaskakująca. Obecność ciemnej materii jest dość naturalna do przewidzenia. Czasem ludzie mówią, że to jest zawstydzający problem dla fizyki, bo większości energii wszechświata nie potrafimy wyjaśnić. Z jednej strony to prawda, ale z drugiej - dlaczego jedyną materią we wszechświecie miałaby być ta, którą możemy wykryć za pomocą detektorów na Ziemi, które wykrywają światło, oddziaływania elektromagnetyczne. Idea, że istnieje inna materia, która tak nie oddziałuje, jest całkowicie naturalna. Mamy pomysły, szczególnie na temat ciemnej materii, co to może być, dużo spekulacji i eksperymentów na całym świecie, setki eksperymentów szukających ciemnej materii. Ale to nie ma prawie nic wspólnego z badaniami nad czarnymi dziurami, które dotyczą innego problemu - czym jest przestrzeń. Głębokie pytania związane z czarnymi dziurami dotyczą tego, czym jest przestrzeń i czas. Osobliwość czarnej dziury przypomina stan wszechświata w chwili Wielkiego Wybuchu, gdzie jest coś, czego nie rozumiemy, gdy zbliżamy się do tego ultra ekstremalnego środowiska w centrum czarnej dziury, gdzie cała gwiazda została rozciągnięta do niczego.  Próba zrozumienia tego wydaje się być innym problemem. Problem pochodzenia materii może być powiązany, ale na razie badania nie idą w tym kierunku. 

W kulturze popularnej i takiej w miarę powszechnej wiedzy, gdy myślimy o ciemnej energii, to jest coś, co przeciwdziała grawitacji i utrzymuje wszechświat w stanie ekspansji. A czarna dziura jest w tym popularnym rozumieniu miejscem, gdzie grawitacja wszystko przyciąga i skupia. Wydaje się, że to są dwa różne mechanizmy na dwóch różnych skalach wszechświata. Czy uważa Pan, że istnieje jakiś rodzaj przeciwstawieństwa między nimi? 

Idea, że ciemna energia jest związana z ekspansją kosmiczną na bardzo dużych skalach, jest prawdziwa, a fizyka czarnych dziur to fizyka osobliwości w czasoprzestrzeni, więc są to w pewnym sensie przeciwstawne skrajności. Jest ciekawy związek, który właśnie mi się uświadomił, wiele obliczeń teoretycznych dotyczących czarnych dziur jest wykonywanych w teoriach, w których występuje coś na kształt ciemnej energii, a w szczególności negatywnej ciemnej energii, czyli takiej, która nie odpowiada ciemnej energii we wszechświecie, w którym żyjemy. Myślę, że powód, dla którego tak się robi, jest taki, że obliczenia teoretyczne stają się wtedy bardziej wykonalne. W fizyce często, jeśli nie można rozwiązać problemu, upraszcza się go, zmienia trochę, by móc wykonać obliczenia, nawet jeśli to nie odpowiada dokładnie rzeczywistości, we której żyjemy. To nieco inna wersja rzeczywistości, w której jesteśmy w stanie wykonać obliczenia. Pytanie brzmi, ile z tego, czego się w ten sposób uczymy, przetrwa w prawdziwym świecie? Czasem uczymy się naprawdę dużo. W pewnym sensie cała fizyka i inżynieria opiera się na tej idei, że upraszczamy problemy, by móc je obliczyć. To co liczymy nie jest w pełni rzeczywiste, to jest przybliżenie. Stosując te zasady, na przykład budujemy mosty, nie wiemy wszystkiego o moście, ale wiemy wystarczająco dużo, by mieć pewność, że jeśli zrobimy to, to i to, most się nie zawali. Podobnie postępujemy, gdy budujemy modele wszechświata i jego działania. Jeden z modeli, który mamy, to czarne dziury w przestrzeni zwanej anty-de Sitterowską. Przestrzeń de Sittera to przestrzeń z ciemną energią i przyspieszeniem kosmicznym. Anty-de Sitterowska to coś w rodzaju przeciwieństwa. Więc istnieje związek między tym, co nazywamy ciemną energią, a obecnymi badaniami czarnych dziur. Ale jak bardzo jest on fundamentalny, nie wiem.

Fizyków nie bardzo satysfakcjonuje cała wiedza o wszechświecie i woleliby mieć teorię wszystkiego. A Pan? Czy chciałby Pan mieć teorię wszystkiego? Czy to jest możliwe? A może nie jest możliwe mieć teorii wszystkiego? 

Lubię myśleć, że to, czego się do tej pory nauczyliśmy, to tylko kropla w oceanie wiedzy o wszystkim, co jest do poznania. Idea, że dążymy do spisania jakiejś teorii wszystkiego, wydaje mi się dość arogancka, że to w ogóle miałoby być możliwe. Badania w ciągu ostatnich 20 lat oddaliły się od tego pomysłu, przynajmniej tak sądzę. Szczególnie ostatnie badania nad naturą przestrzeni, idea, że przestrzeń może być utkana z pomocą kwantowej fizyki - o tym mówiłem, gdy rozmawialiśmy o czarnych dziurach - to bardzo bogaty obszar fizyki, którego prawie w ogóle nie zaczęliśmy eksplorować. A to przecież fizyka, która - jeśli ją zrozumiemy - pomoże nam zbudować komputery kwantowe. To obszar, o którym prawie nic nie wiemy. To niesamowicie ekscytujące miejsce dla naukowca. Mechanika kwantowa istnieje od stu lat, ale dopiero w ostatnich latach zaczęliśmy ją właściwie wykorzystywać i rozumieć zjawisko zwane splątaniem kwantowym. Bardzo trudno jest budować dobre eksperymenty do badania tej fizyki, i teoretycznie też jest to trudne do obliczeń. Więc pomysł, że to nie odgrywa jakiejś fundamentalnej roli we wszechświecie, że można bez tego napisać teorię wszystkiego, wydaje się nieprawdopodobny. To spekulacja, oczywiście.  Jest świetny cytat Garry’ego Kasparowa, który mówi, że niestety jest więcej sposobów, by się mylić, niż by mieć rację. Więc to, co powiedziałem, należy traktować z przymrużeniem oka. 

Jeśli myśli pan o jakiejś przełomowej idei w poznawaniu i rozumieniu wszechświata, czy uważa pan, że przed nami jest jakiś moment "eureka", czyjś genialny pomysł, który może zmienić nasz sposób myślenia, czy raczej ta wiedza będzie pochodzić z obliczeń, mozolny obliczeń i obserwacji? Jaki jest pana pomysł na nową drogę rozwoju nauki? 

Nie wiem, jak będzie wyglądać przyszłość, zwłaszcza że jest nowa dziedzina teorii informacji kwantowej, która łączy nauki komputerowe, matematykę i fizykę. Jak to wpłynie na nasze rozumienie wszechświata, nie wiem. Może przyjdzie przez takie momenty "eureka" i związane z nimi duże postępy, ale może też następować stopniowo. Wiem, jak wyglądają nasze fundamentalne badania, jak poszerzamy naszą wiedzę o wszechświecie. Wyobrażam sobie ludzi takich jak ja, badaczy próbujących zrozumieć świat, jak pracujące, małe mrówki. Każda popycha jakiś mały fragment, czasem w różnych kierunkach, czasem w tym samym, próbuje bawić się pomysłami, nie wiedząc, dokąd one zaprowadzą. Czasem te pomysły prowadzą do dużych odkryć, czasem nie. Ale potrzebujemy wszystkich tych mrówek, by to robić. Nie da się przewidzieć, kto dokona przełomu, historia uczy, że to tak nie działa. Potrzebujemy ekosystemu naukowców napędzanych ciekawością, próbujących zrozumieć, co do licha się dzieje w tym niezwykłym wszechświecie, w którym żyjemy. Czasem postęp przychodzi przez pojedyncze osoby, jak Einstein z ogólną teorią względności, czy Stephen Hawking z prawami mechaniki czarnych dziur. To było niezwykle istotne. Ale te odkrycia nie powstały w izolacji - Einstein korzystał z wcześniejszych prac matematycznych, których sam nie był wcześniej świadomy, a które były kluczowe dla stworzenia jego teorii. Więc to zawsze mieszanka. 

Teraz podczas każdej rozmowy z naukowcami w zasadzie wypada pytać o przyszłość związaną ze sztuczną inteligencją, bo wiemy, że nasze życie bez niej się zatrzymało i jesteśmy w nowej erze zbierania informacji, przesiewania danych. Co pan sądzi? Czy sztuczna inteligencja pomoże nam mieć nowe pomysły, lepiej rozumieć dane, może sprawdzać pomysły, które zajęłyby ludziom za dużo czasu? Jaka jest pana opinia? 

Jako narzędzie dla naukowców jest niezmiernie wartościowa. Już jest używana jako narzędzie. Na przykład fizycy doświadczalni pracujący przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN w Genewie mogą analizować dane za pomocą systemów sztucznej inteligencji. To daje im możliwości analizy danych, których wcześniej nie mieli. Więc jako narzędzie jest niezmiernie pomocna. Używam jej cały czas. Potrafi przesiewać informacje i dostarczać dokładne podsumowania, ale trzeba być bardzo ostrożnym i umieć ocenić, czy jej odpowiedzi są wiarygodne. Opisałbym to jako narzędzie o ogromnej wartości. Na razie to głównie narzędzie analityczne. Obecne systemy AI nie potrafią jeszcze syntetyzować nowej informacji. Ale jestem coraz bardziej pod wrażeniem poziomu, na jakim obecne duże modele językowe potrafią formułować ważne pytania. Jestem zaskoczony, jak szybko i daleko zaszły. Co do przyszłości, nie jestem ekspertem, więc nie wiem, dokąd to wszystko zmierza. Ale z naukowego punktu widzenia to bardzo użyteczne narzędzie. Tak samo w medycynie, gdzie też okazało się bardzo wartościowe. 

Czy zechciałby pan wskazać pytanie na które odpowiedź byłaby, pana zdaniem, najważniejsza dla nauki w najbliższych kilku, może dziesięciu latach? Na jakie pytanie chciałby Pan usłyszeć odpowiedź, gdyby mógł pan wybrać tylko jedną odpowiedź? Jakie pytanie sprawiłoby, że nauka byłaby lepsza i bardziej świadoma w dziedzinie, którą Pan się interesuje? 

Bardzo konkretnie: chciałbym wiedzieć, jak połączyć sieć kubitów w taki sposób, by właściwości tego systemu wykazywały właściwości przestrzeni.  Czyli zacząć od systemu, który zasadniczo nie ma przestrzeni. Oczywiście, jeśli łączymy kubity, robimy to w przestrzeni, ale opis systemu nie opiera się na przestrzeni w sensie fundamentalnym. Ważne jest, jak połączymy kubity.  A potem zachowanie tych kubitów daje nam system, który można opisać równaniami podobnymi do tych, które Albert Einstein znalazł w 1915 roku.  Innymi słowy, czy możemy stworzyć coś na kształt przestrzeni w laboratorium? Czy możemy to zrobić?  To byłby realistyczny cel na najbliższe lata. To byłaby taka grawitacja kwantowa w laboratorium. Czy można ją zsyntetyzować? Myślę, że mamy realistyczną szansę, by to zrobić.  Rozwiązanie tego problemu jest prawdopodobnie tak trudne, jak zbudowanie komputera kwantowego. Te dwa wyzwania idą więc w parze, co uważam za dość niezwykłe. Idea, że najbardziej teoretyczne badania, czyli teoria kwantowej grawitacji i ostateczna natura przestrzeni, mogą nakładać się z jednym z największych technologicznych wyzwań obecnych czasów, to coś, czego nikt nie mógł przewidzieć 20 lat temu.  Może Hawking mógł...

Czy możemy to rozumieć jako symulację wszechświata w komputerze kwantowym? 

Tak, to byłaby symulacja, ale bardzo nieoczekiwana - struktura symulacji nie przypominałaby wszechświata. Wyglądałaby jak zbiór kubitów połączonych razem, okablowanych. Wyglądałoby to jak coś połączonego, a zachowanie tych rzeczy okazałoby się przypominać wszechświat. To silnie sugerowałoby, że żyjemy w czymś, co przypomina gigantyczny komputer kwantowy. Oczywiście pierwszą myślą jest w takim razie: czy to oznacza, że jesteśmy jakąś symulacją? Uważam, że to nie jest właściwy sposób myślenia. To raczej wskazuje, że narzędzia, których uczymy się, by budować komputery kwantowe, natura już wykorzystała do zbudowania przestrzeni i my po prostu idziemy śladami natury, co często się zdarza. Nie sądzę, że to oznacza, że żyjemy w symulacji, chociaż to trochę... 

To byłoby tworzenie symulacji wszechświata dla kogoś innego, tam w tym komputerze kwantowym? 

No właśnie, to jest to, co mówię, że uważam za mało prawdopodobne. Nie ma powodu, by mówić, że ponieważ przestrzeń wygląda jak gigantyczny komputer kwantowy, to jesteśmy produktem jakiegoś ultra programisty komputerowego odpowiedzialnego za symulację. Nie trzeba tego wymyślać. Lepiej powiedzieć, że natura pokazuje nam drogę w bardzo zaskakujący sposób - że, by zrozumieć, jak zbudowana jest przestrzeń, musimy najpierw zrozumieć, jak zbudować komputer kwantowy, co uważam za całkiem fajne. 

Bardzo dziękuję.