Сергей Тараненко - Наполовину мертвый кот, или Чем нам грозят нанотехнологии

Так вот, квантовый компьютер — это операции с именно такими векторами — смешанными состояниями, а они возможны только в квантовом мире.

Введем, например, в квантовый компьютер телефонный справочник. Чтобы записать имя и телефон одного абонента, предположим, нужно 80 знаков или байт. Каждый байт состоит из 8 бит. Бит — это состояние: 0 или 1. Если в городе 10 миллионов абонентов, потребуются 80×8×10 000 000 бит.

Но если мы будем записывать смешанные состояния — каждый бит будет смесью битов всех 10 миллионов абонентов, нам потребуется их в 10 миллионов раз меньше. И места надо меньше, и «обработать» можно одним действием — для этого квантовый компьютер и придумали.

Вот только биты должны быть связаны, «спутаны» друг с другом. Мы должны знать, что вот это — от этого абонента, вот то — от другого, хоть и в разных битах. Повторим, такое возможно именно в квантовой механике.

Но вот мы полезли в справочник, чтобы посмотреть телефон нашего знакомого. Читаем: Иванов Иван Иванович, телефон номер такой-то.

А теперь давайте вспомним интерпретацию Эверетта и нашу «впутанность» в состояния. Глянули — а кошка мертва. Глянули — а знакомого нашего зовут Иван Иванович. А ведь могло быть и иначе: кошка жива, а товарищ — Любовь Петровна. Не повезло просто.

Состояния спутанные, и мы запутались в них, но никакого противоречия. Все взаимосогласовано как в звенящем бокале, как в «машине времени Болотовского», но много сложнее. Структура «спутанных» состояний сложна, и по каждому возможному пути «волна должна прибежать в фазе» и «бокал звенеть».

Однако, когда мы смотрим на звенящий бокал, ни в нас, ни в бокале ничего не меняется. Бокал — сам по себе, мы — сами по себе. В квантовом мире все принципиально иначе. «Эксперимент» и «наблюдатель» неразрывно связаны.

Так, если вы следите, через какое из двух отверстий пролетит фотон, вы увидите, что он пролетает только через одно — ведет себя, как маленький летящий шарик. Но стоит вам отвернуться, окажется, что фотон пролетает одновременно через оба. Об этом свидетельствует так называемая интерференционная картина. Не верите — посмотрите учебник (лучше всего уже упомянутые лекции Феймана). Что же это — мир, разный лишь от того, смотрим мы или нет? Не вдаваясь в детали — да!

А теперь давайте подумаем. Конечно, квантовый компьютер может работать сам по себе и давать ответы, которые никто и смотреть не будет. Но зачем мы его построили — разве не ради ответов? Значит, обязательно посмотрим! А это существенным образом изменит не только устройство квантового компьютера, но и нас — мы, согласно квантовой физике, его неотъемлемая часть. Увы, привнесение в наш мир квантовых законов меняет его причинность: расчет на компьютере — теперь, не прогноз, а действие над этим миром. Но «дедушку» все равно «убить» нельзя. И мир будет меняться (весь мир, целиком, вся его пространственно-временная структура!), так, чтобы парадокса не было, как в случае «машины времени Болотовского», так и в случае квантового компьютера.

В мире нет места парадоксу, а вавилонские башни рушатся — как ни старайся. Вот только что будет на этот раз в роли смешения языков?

Следует признать: квантовый мир изобилует «странностями», не подходящими для нашего мира. И их «перенесение» в наш мир — если такое вообще принципиально возможно — отнюдь не безобидно.

Вряд ли бы вам понравился мир, в котором надо повернуться вокруг себя два раза, а не один, чтобы оказаться ровно на том же самом месте. Повернувшись один раз, будете не вы, а ваше зеркальное отражение с переставленными «лево» и «право»! А в квантовом мире все фермионы (включая наш электрон) устроены именно так.

Итак, попытка перенести свойства квантового мира в наш кажется странной. «Мнение» о том, что раз наш мир состоит из квантового, то его можно (хоть это и сложно) описать только квантовыми законами (законы макромира есть следствие квантовых), — ошибочно! Физики так не думают! Мы принципиально не умеем из свойств квантового мира выводить все свойства нашего мира. Напротив, для того чтобы описать и объяснить квантовый мир, нам необходимо опираться на априори заданные свойства нашего мира — иначе не получается.

Но вместе с тем мир нано — место встречи нашего мира и мира квантового. И с неизбежностью мы будем сталкиваться не только с ситуациями, когда рукав не подходит к кафтану, но и когда кафтан не подходит к рукаву. То, что сделала с нашим миропониманием квантовая механика, на сегодня до конца не оценено, не понято, не принято нами, как это, например, случилось с коперниковой моделью мира.

Однажды — начиная с Гаусса, Бойяи, Лобачевского, Римана [55] Первые авторы неевклидовых геометрий. , затем Эйнштейна и Минковского [56] Авторы специальной теории относительности, опирающейся на неевклидову геометрию Римана. — мы были сильно удивлены тому, что геометрия, которую проходят школьники со времен Эвклида, вовсе не истина в последней инстанции. Релятивистский мир оказался иным. Есть ожидания, что и с квантовой физикой будет так же. Только под сомнение она ставит не геометрию, а абсолютность привычной нам логики, а это будет иметь куда более серьезные последствия.

Нанотехнологии — всепроникающие. Они войдут в наш быт, в наш образ жизни. Как следствие, непривычные нам логические конструкты — из-за квантового характера нано — будут непрерывно наблюдаемы в повседневной жизни. Нам придется думать иначе, и очевидное перестанет быть таковым.

Как это изменит человека — большой вопрос. А как это может произойти, красноречиво свидетельствуют изменения, уже произошедшие с человеческим сознанием под давлением информационных технологий и их виртуальной реальности.

Риск квантово-механического «энтузиазма» как источника возможных кардинальных изменений базовых свойств нашего мира.

Риск смены базовых парадигм и способа мышления — квантовая логика.

Пример квантовых технологий — убедительная иллюстрация серьезного риска, связанного с нанотехнологиями, риска, о котором не принято говорить. И дело вовсе не в квантовых «ужастиках», которые человек, знающий фундаментальные законы квантовой физики, может и сам придумать. Дело в другом.