Дмитрий Янковский - Нелинейная зависимость

— Как заказывали, — сказал он вместо приветствия. — Клавиатурник под EPOS64. Последняя модель. Восемьсот рублей.

— Спасибо, — благодарно улыбнулся Андрей. — Я тут поразмыслил над твоей вчерашней бумажкой.

— И какие умные мысли тебя посетили?

— Больше вопросов, чем ответов. — Андрей вяло махнул рукой, не вынимая ее из-под простыни. — Один вопросик принципиальный. У нас, видишь ли, получается прямое нарушение одного из принципов Дивиченцо. Он гласит, что для работы квантового компьютера необходимо точное знание количества частиц в системе. Но если в процессе работы возникает атом-призрак, то количество частиц увеличивается.

— А, вот ты о чем, — усмехнулся Пашка. — Это отклонение не имеет значения для внешнего наблюдателя. «Призрака» можно вычислить только опосредованно, по ходам вычисления. Фактически фантом существует лишь для наблюдателя внутри системы, то есть для самих кубитов. Именно они реагируют на появление псевдокубита, изменяют его состояние путем испускания фотонов, а затем получают от него обработанную информацию. С точки зрения кубитов, этот фантом не отличается от них, поскольку адекватно отвечает на все сигналы, принятые в микромире. Поглощает кванты, возбуждается, сам испускает кванты…

— Понятно, — кивнул Андрей. — Для внешнего наблюдателя, то есть для меня, нет разницы, какой из атомов считает — настоящий или фантом. Главное, чтобы не считали одновременно.

— Вот именно, — подтвердил Паша. — Но в том-то и состоит вся фишка — фантом возникает именно тогда, когда атом «дохнет», и наследует все его состояния и параметры, включая энергетический уровень. Это не просто фантом, это полнейшая копия, ничем не отличающаяся от «сдохшего» оригинала.

— Так. Это понятно, — кивнул Андрей. — Но ведь подлинный атом не умирает физически, мы просто теряем одно из его квантовых состояний, то есть, согласно четвертому принципу Дивиченцо, не можем на нем считать дальше. И за него начинает считать образовавшийся фантом, поскольку на нем это состояние не потеряно. Все вполне вписывается в квантовую логику. Но каким образом фантом передает свое состояние обратно на подлинный атом?

— А он за ним следит, — хихикнул Пашка.

— Ну ты и псих. — Андрей уважительно покачал головой. — Кто за кем следит?

— Фантом за атомом. Как это происходит физически, ты поймешь лучше меня, но чисто математически это выглядит примерно так: на каждом вычислительном шаге фантом сверяет свое состояние с состоянием беспорядочно вибрирующего атома, и когда оно случайным образом совпадает, «призрак» распадается. После этого атом включается в процесс вычислений, а для внешнего наблюдателя будто ничего не случилось, будто атом просто считал в несколько раз дольше обычного.

— Н-да… — задумчиво сказал Андрей. — Ничего невозможного в этом нет. Один кубит без труда может получить информацию о состоянии другого кубита, иначе квантовый компьютер не работал бы вовсе. Но все равно это выглядит слишком… разумным.

— Что именно? — не понял Паша.

— Все вместе. Система. Когда нужен фантом, он возникает, когда надобность отпадает, он исчезает.

— Сильно ты голову ушиб, — хмыкнул Пашка. — Нет здесь ничего удивительного, успокойся.

Андрей улыбнулся в ответ:

— Может быть, ты и прав. Меня уже три дня одолевают какие-то безумные идеи, словно от удара в голове повернулись какие-то детальки.

— Кубиты, — поправил Пашка. — В твоей голове кубиты сделали кульбиты.

Андрей не удержался от смеха, захохотал, придерживая ребра руками.

— У… меня… ребра… Не смеши! — еле выговорил он сквозь смех.

С трудом отдышался.

— В чем же безумие твоих идей? — поинтересовался Паша.

— Расскажу, если оно не пройдет после выздоровления.

— Тоже разумно.

— Подожди. — Андрей снова посерьезнел. — У нас тогда получается, что время жизни «призрака» зависит от того, как быстро совпадет его состояние с состоянием атома-прототипа.

— Ну, — кивнул Паша. — Так и есть. В момент совпадения состояний фантом самоуничтожается за ненадобностью.

— И чем дольше совпадения не происходит, тем дольше живет «призрак», — продолжил Андрей. — Значит, его можно поймать! Локализовать в пространстве и времени.

Пашка недоуменно поднял брови.

— Это просто, как три рубля, — объяснил Андрей. — Атомы и фантом меняют свои состояния хаотично, но, зная начальное состояние, согласно второму принципу Дивиченцо, мы можем вычислить состояние системы в каждом вычислительном шаге. После истечения времени декогерентности мы этого сделать не можем, поскольку внешняя среда разрушает приготовленное квантовое состояние одного из атомов. Но раз мы с тобой сумели в этот момент заменить атом фантомом, система продолжает работать. Вот только состояние «умершего» атома мы можем предсказать довольно относительно.

— Ну, — постарался вникнуть Пашка.

— Предсказать с точностью мы не можем, замерить толком тоже, но в каких-то состояниях он находится и совершенно хаотично их меняет.

— Да. И когда состояние атома и фантома совпадают, фантом исчезает.

— А если не дать состояниям совпасть? Мы ведь можем управлять состоянием атома с помощью лазерной пушки и электромагнитной волны — возбуждать или затормаживать с помощью резонанса частоты перехода.

— Ничего не выйдет, — покачал головой Пашка. — Я понял твою идею, но ничего не получится. С атомом все нормально, ты можешь придать ему любое состояние, на свой выбор. Но управлять фантомом ты не можешь. Так что, в каком бы состоянии ты ни установил атом, фантом рано или поздно напорется на такое же состояние и самоликвидируется.

— Жаль, — вздохнул Андрей, понимая, что Пашка прав. — Вот если бы можно было точно замерять состояние фантома, а затем выставлять атом в противоположное состояние, то можно было бы заставить «призрак» жить вечно.

— А зачем? — не понял Паша.

— Ну… Не знаю. Хотя погоди, из фантома можно было бы сделать идеальный кубит с безграничным временем декогерентности.

— Китаев предлагал построить кубит на псевдочастицах еще в двухтысячном году. Не срослось.

— Я знаю. Но там ситуация была другой, — напомнил Андрей. — Они ведь работали с квантовым эффектом Холла, меняя положение анионов относительно друг друга. А у нас целый псевдоатом образовался.

— Не бери тяжелого в руки, а дурного в голову, — посоветовал Пашка. — У нас сейчас задача другая. Причем я уже вижу — вполне выполнимая. Создать рабочую двукубитовую машину. А с «призраками» она будет внутри или без, это уже мало кого волнует, кроме журналистов бульварных газет.

— Да. Но даже для практических решений мне придется выяснить, по каким правилам взаимодействуют реальный и призрачный кубиты, — ответил Андрей. — Мы ведь не можем представить комиссии прототип, принципа работы которого сами не понимаем.