слопает весь мешок пряников. Вдруг твои крысы окажутся умнее моих атомов?
– Крысы тоже состоят из атомов. – Светлана перестала смеяться и спросила уже совершенно серьезно: – Кстати, скажи мне как спец по квантовым вычислениям – вы уже считаете или только пробуете?
Андрей удивленно поднял брови:
– Тебе-то зачем?
– Ну… Биология мозга тоже не стоит на месте. Раньше работали с мозгом, затем с нейроном, а сейчас начали ковырять сам нейрон. У него ведь тоже есть принцип работы.
– А квантовая машина к этому каким местом? – Такое объяснение удивило Андрея еще сильнее.
– Пока не знаю. Просто я ищу аналог работы мозга в технике, хочу попробовать разобраться с алгоритмами, которые управляют работой мысли.
– Ну ты замахнулась…
– Надо. Работа цифрового компьютера на это совершенно не похожа, – пожаловалась Светлана. – Аналогового – тоже не очень. Тут я вспомнила, что ты работаешь над принципиально новой схемой. Математика для нее уже есть?
– А чем бы мы тогда занимались? Для квантовых вычислений существует алгоритм Шора, позднее его обобщил Китаев, и еще есть алгоритм Гровера для поиска в неупорядоченных базах данных.
– Неупорядоченных? – заинтересованно переспросила Светлана.
– Да. – Андрей удивился такой реакции. – Ты понимаешь, о чем вообще речь?
– Да, я уже с этим столкнулась. Мозг ведь не телефонная книга, и данные в нем уложены не в алфавитном порядке. Просто кучей, но мозг как-то находит нужное.
– Верно, это оно и есть, – подтвердил Андрей. – Для поиска в этой куче и существует алгоритм Гровера. Тут вся фишка в том, что обычная, не квантовая машина будет делать выборку очень долго. А на квантовом уровне…
– Погоди, не спеши, – перебила его Светлана. – Я тут делаю заметки по ходу.
Андрей замер и подумал, не перевести ли столь странный допрос в шутку, но не хотелось перед Светланой выглядеть дураком.
– Так, на квантовом уровне, – повторила она. – Подожди, а в чем принципиальная разница простых и квантовых вычислений? Только не умничай, ладно?
– Ладно, ладно… – Андрей не удержался от смешка. – Короче, все дело в размерах. Понятно, почему каждый элемент компьютера уменьшается в размерах?
– Для повышения их числа, насколько я понимаю. Чем больше элементов, тем выше вычислительная мощность. Это понятно, как с нейронами.
– Ну, что-то вроде того, – подтвердил Андрей. – Вот возьмем элемент, отвечающий за организацию бита. Сейчас он содержит в себе десять в пятой степени электронов. Но все равно вычислительных мощностей не хватает катастрофически. Логично уменьшать дальше?
– Логично, – сказала Светлана. – А технология позволяет?
– Еще как! Уже в начале тысячелетия мы умели подвешивать в вакууме один-единственный атом, но вот считать на нем – проблема.
– А что мешает? – Было слышно, как Светлана щелкает клавишами компьютера, записывая разговор.
– Квантовый шум.
– Что за зверь?
– Ну, ты должна знать, что законы квантовой механики принципиально нелокальны как во времени, так и в пространстве. Нельзя говорить о положении и скорости частицы, можно лишь прикидывать вероятность ее обнаружения в некоторой зоне пространства, а двигаться она будет в некотором диапазоне скоростей.
– Ага… Я поняла суть проблемы. Если ты организуешь бит на одном атоме, то говорить о каком-то нуле или единице смысла нет?
– Ну, не так все плохо, – усмехнулся Андрей. – Обычный бит находится четко в одном из двух состояний. Либо ноль, либо единица. Атом мы тоже можем завесить в одном из двух состояний. Верхний энергетический уровень будет единицей, а нижний нулем.
– Не выйдет, – догадалась Светлана. – Что-то среднее будет между нулем и единицей. Так? Можно будет говорить лишь о вероятности обнаружения бита в одном из логических состояний.
– На практике еще сложнее, – подтвердил Андрей. – Согласно принципу суперпозиции, квантовый бит, или, проще, кубит, будет представлять собой линейную комбинацию состояний классического бита.
– И как вы это обходите? – спросила Светлана, отстукивая клавишами.
– Еще в восьмидесятом году Юрий Манин предположил, что для кубита можно создать некий алгоритм, который превратит квантовый шум из препятствия в новую сверхэффективную систему вычислений. Но он был молодым и русским, так что никто к нему особенно не прислушался. Зато Ричард Фейнман привел достаточно убедительные аргументы в пользу того, что квантовая машина не только возможна, но и благодаря принципу суперпозиции состояний квантовых битов будет несоизмеримо мощнее классических.
– Тогда все ясно. – Светлана перестала стучать. – Квантовая машина в неупорядоченной базе данных будет чувствовать себя как рыба в воде.
– Вот именно. И скорость вычислений с каждым шагом будет расти по экспоненте. Да и в самом вычислительном шаге может содержаться несколько параллельных вычислений.
