Будущее и настоящее

Современный мир — это бесконечное множество информации, потоки нулей и единиц, несущиеся по радиоканалам, оптоволоконным линиям, телефонным сетям. Сегодня возможно посмотреть снимок любой точки планеты из космоса, пообщаться с человеком, находящимся за тысячи километров, прочитать практически любую из известных книг, за пару секунд произвести сложнейшие вычисления, купить ретроавтомобиль на аукционе в другой части мира. Все это и бесконечное множество других возможностей обеспечивает компьютер и информационные сети. Квантовые компьютеры, по самым скромным прогнозам, позволят заглянуть за грань невозможного. Например, создать искусственный разум, о котором уже столько лет бредят фантасты, или, скажем, смоделировать Вселенную — целиком, до последнего атома.

Но это дела неопределенного будущего. Сегодня скептики наперебой твердят, что квантовый компьютер — просто утопия. За 20 лет придумано всего два рабочих алгоритма для подобной вычислительной машины. Все созданное человечеством на протяжении его истории имеет какой-либо аналог в природе, аналог же квантового компьютера неизвестен. В настоящее время экспериментальные вычислительные машины, даже насчитывающие всего лишь несколько кубит, представляют собой огромные установки, функционирующие при температурах, близких к абсолютному нулю. Домой такую штуку, пожалуй, не притащишь.

Однако первые классические компьютеры тоже были не подарок. При весьма скромной вычислительной мощности они жрали энергию, как средних размеров завод, и требовали огромного штата обслуживающего персонала. А теперь компьютер стоит практически в каждом доме, и по возможностям запросто заткнет за пояс первых ламповых монстров, которые только и умели, что рассчитывать траекторию полета баллистических ракет...

Ежегодно в исследования квантовых компьютеров вкладываются миллиарды, работы ведутся крупнейшими учеными и специалистами, которые свято верят в возможность создания такой вычислительной машины. А ведь по законам квантовой механики сознание определяет бытие! Так что никуда от нас квантовый компьютер не денется.

Автор благодарит за помощь в создании материала доктора физико-математических наук профессора Леонида Викторовича Кокурина.

ОПТИЧЕСКИЙ КУБИТ

Представить, что такое состояние суперпозиции кубита, можно на примере так называемых кубов Неккера — известной оптической иллюзии, впервые замеченной в XIX веке швейцарским кристаллографом Луисом Альбертом Неккером (Necker). Кубы на этом изображении пребывают сразу в четырех состояниях: оба куба находятся перед воображаемой плоскостью, оба куба находятся за ней, один куб находится ближе к нам, второй — за ним, и наоборот. Но, когда мы смотрим на них, мы можем выделить только одну из позиций, чтобы увидеть кубы в другом состоянии, придется посмотреть на них еще раз, как-то иначе скосив глаза. Получается, что все четыре состояния существуют, однако когда мы осуществляем «визуальное сканирование», реальным становится только одно. Собственно, это и есть квантовая суперпозиция. Квантовые частицы (кубиты) находятся в конкретном состоянии только тогда, когда мы за ними «подглядываем» (или, выражаясь научным языком, производим постоянное измерение их состояния). Все остальное время они пребывают в состоянии суперпозиции, то есть одновременно находятся сразу в нескольких состояниях (позициях).