Читаем Молох (сборник) полностью

Как говорят специалисты, в течение последних пятидесяти лет каждые два года компьютеры становились все более быстрыми, а их элементы все меньшими. Вместе с тем не подлежит сомнению, что эта тенденция должна иметь свой предел: сначала этим пределом казалась структура материи в наименьшем диапазоне, то есть там, где частица ЯВЛЯЕТСЯ волной, а волна ЯВЛЯЕТСЯ частицей и где правит соотношение неопределенности по Гейзенбергу. Как говорил Нильс Бор, человек, который глубоко изучает квантовую механику и не сходит от этого с ума, не охватывает ее закономерностей надлежащим образом, потому что квантовые закономерности противоречат нашему «здравому рассудку», они контринтуитивны и наиболее явно нарушают основной канон причинности (каузализма). Чтобы сразу войти в этот ад парадокса, следует принять во внимание, что не только на бумаге и в теории, но и в экспериментах, которые, как реальные факты, мы просто уже не можем нигде обжаловать, не бывает так, как считали некоторые физики-оптимисты (Бом, например), что электрон имеет определенную орбиту и положение перед попыткой их определить, но только нам они неизвестны (вроде того: неизвестно, находится ли и где находится черный кот в темной комнате, но он там и где-то или есть, или его нет). Тем временем оказалось, что все не так. Несмотря на то что это не согласуется с нашей интуицией, электрон может быть одновременно «и здесь, и там», пока мы не попытаемся экспериментально замерить его положение. И это еще не самое худшее, потому что бывает и так, что подобно частице, которая ЯВЛЯЕТСЯ волной, электрон может интерферировать с другим электроном, и что еще более фатально, может также влиять сам на себя, и тогда возникает то, что квантовая физика называет «суперпозицией». Я не намерен идти дальше, в глубь необыкновенного мира квантов, но сказал только то, что в малой степени позволит представить уже возникающую перспективу создания квантового компьютера. Мне кажется (из предосторожности я говорю «мне кажется», а не «я наверняка знаю»), что это уже будет предел как микроминиатюризации, так и скорости вычислений компьютеров, потому что мы этим путем придем к границе материи. Когда-то я думал, что границу мы достигнем, когда атомы, образующие определенные химические соединения, будут функционировать как «минимальные элементы», то есть наиболее элементарные «логические вентили», но я ошибался, так как уже сейчас можно отдельные единицы (байты) информации помещать на электронах, окружающих ядро (например, водорода): тем самым мы «спускаемся» еще дальше и ниже. Закон поведения в случае одного атома, одного электрона очень прост. Подобно тому, как биты являются нераздельными, неделимыми кирпичиками информации (один бит — это именно 0 или 1, то есть ДА или НЕТ), так и электрон, окружающий ядро атома, может находиться на орбите с наименьшей энергией, которую мы условно назовем нулевой, или может, получив необходимую порцию энергии (которую ему принесет фотон), перескочить на высшую орбиту. Для нас она будет единицей. Фотон излучается прибором-лазером, и благодаря ему мы уже можем совершать простейшую операцию: если на «спокойной» орбите мы не подкрепим электрон энергетически, то будем считать, что в нем записан НУЛЬ. Если мы попадем в него фотоном (не каким попало), он получит энергию, чтобы перескочить на более высокую орбиту, и тем самым в атоме будет «записано» ДА, то есть единица. Кроме того, двигаясь дальше, следует учесть еще и другие, в общем немногочисленные, но необходимые для логических вычислений варианты («и» — конъюнкция, «копируй» — команда и т. п.). Пока мы имеем один атом, видно, что его «вычислительная мощность» крайне мала, убога, но можно воздействовать на группы атомов, и ситуация тогда становится и более сложной, и менее тривиальной: возникает квантовый компьютер, в котором энергетические состояния электронов создают записи, а фотоны (лазерные) могут эти записи преобразовывать в соответствии с программой. Вопрос более сложен еще по нескольким причинам, из которых я назову хотя бы две самые существенные: следует учитывать возможность возникновения суперпозиции, то есть «усаживания» электронной волны на себя саму, а также, что хуже, учитывать то, что стойкость выполненных записей, то есть стойкость находящейся на квантовом уровне памяти (без которой любой компьютер ничего делать не может), очень слаба. В настоящее время рекордом являются такие периоды ее устойчивости, которые охватывают несколько часов. Отметим, что экранирование таких квантовых компьютеров от помех, ведущих к ошибкам, это отдельная, многими сильно подвергаемая сомнению проблема. Возможно, там, где-то впереди, светит компьютер самых малых размеров и самый скоростной, но не следует очень скоро его ждать даже в том случае, если бы было возможно его сконструировать, с чем не согласны физики-скептики. В октябрьском номере журнала «Scientific American» можно увидеть гравюру, показывающую, КАК кристалл обычной соли мог бы совершать логические операции посредством «квантовых соединений» таким образом, что этот компьютер был бы в состоянии моделировать любую другую квантовую систему и причем с непревзойденной скоростью… Это на бумаге, но в действительности мы имеем дело с очень небольшими группами атомов, электронов и тем самым квантов.