відтворити цих чарів.
КВАНТОВІ КОМП’ЮТЕРИ
Найамбітніша пропозиція - використовувати квантові комп’ютери, що здійснюють обчислення, фактично, на окремих атомах. Дехто стверджує, що квантові комп’ютери - це остаточний варіант комп’ютера, оскільки атом - це найменша одиниця, на якій можна проводити обчислення.
Атом нагадує дзиґу, що обертається. Теоретично, цифрову інформацію можна зберігати в системі дзиґ, що обертаються, умовно приписавши число 0 обертанню дзиґи за годинниковою стрілкою, а число 1 - обертанню проти годинникової стрілки. Якщо перевернути одну дзиґу, то 0 перетвориться на 1, і це означатиме, що ви здійснили обчислення.
Але в чудернацькому квантовому світі атом, у деякому сенсі, обертається одночасно і за годинниковою стрілкою, і проти неї. (У квантовому світі бути одночасно в кількох місцях - звичне явище.) Відтак атом може містити значно більше інформації, ніж 1 чи 0. Він може описувати будь-яку суміш Oil. Отже, квантові комп’ютери використовують не біти інформації, а радше “кюбіти”. Приміром, атом може обертатись на 25 відсотків за годинниковою стрілкою і на 75 відсотків проти неї. Таким чином, атом, що обертається, може зберігати значно більше інформації, ніж один біт.
Квантові комп’ютери настільки потужні, що ЦРУ вже деякий час розглядає можливість використовувати їх для зламування кодів. Коли ЦРУ намагається зламати код іншої держави, то воно шукає відповідний ключ. Сьогодні держави вигадують хитромудрі ключі, щоб кодувати свою інформацію. Приміром, ключ може ґрунтуватись на розкладанні якогось великого числа на множники. Неважко розкласти на множники, скажімо, число 21, яке є добутком 3 і 7. А тепер уявіть, що ви маєте ціле стозначне число, і вам треба подати його як добуток двох інших цілих чисел. Цифровий комп’ютер може виконувати таку задачу сто років. Зате квантовий комп’ютер настільки потужний, що, в принципі, може легко зламати такий код. У виконанні таких масштабних задач квантовий комп’ютер істотно перевершує звичайний.
Квантові комп’ютери - це не наукова фантастика, вони вже існують. Я навіть бачив квантовий комп’ютер на власні очі, коли був у Массачусетському технологічному інституті в лабораторії Сета Ллойда, одного з піонерів у цій галузі. В його лабораторії повно комп’ютерів, вакуумних насосів і сенсорів, однак головне місце в ній посідає пристрій, що зовні нагадує стандартний магнітно- резонансний томограф, тільки значно меншого розміру. Як і в магнітно-резонансному томографі, в цьому пристрої є дві великі котушки дроту, що створюють у просторі між собою однорідне магнітне поле. У це поле Ллойд кладе матеріал-зразок. Атоми всередині зразка вирівнюються за магнітним полем, як дзиґи. Якщо атом має “спін угору”, то це відповідає 0, якщо “спін униз”, то 1. Тоді Ллойд посилає на цей зразок електромагнітний імпульс, і позиції атомів змінюються. Деякі з них перевертаються, отже, 1 перетворюється на 0. Тобто квантовий комп’ютер виконав якесь обчислення.
То чому ж на наших столах досі не стоять квантові комп’ютери й не розгадують загадок Усесвіту? Ллойд зізнався мені, що справжня проблема, яка гальмує створення квантових комп’ютерів, - це зовнішні подразники, що руйнують делікатні властивості атомів.
Коли атоми “когерентні” й вібрують синхронно, найменші завади з зовнішнього світу можуть зруйнувати цю делікатну рівновагу - атоми декогерують і перестають вібрувати в унісон. Достатньо одного-єдиного космічного променя чи гуркоту вантажівки під вікнами лабораторії, аби порушити когерентність цих атомів і звести обчислення нанівець.
Проблема декогерентності - найсерйозніший бар’єр на шляху до створення квантових комп’ютерів. Той, хто зможе її розв’язати, не тільки одержить Нобелівську премію, а й стане найбагатшою людиною на Землі.
Як ви здогадуєтесь, створення квантових комп’ютерів з окремих атомів — важкий процес, оскільки атоми швидко декогерують і випадають із фази. Найскладніше обчислення, яке досі вдалося здійснити на квантовому комп’ютері, - це
