Можно ли превратить космос в гигантский компьютер
Квантовая физика управляет всем, что нас окружает. Можно ли превратить целую Вселенную в квантовый компьютер, заметят ли это пришельцы и зачем вообще нужны такие машины — Джейкоб Биамонте, профессор "Сколтеха", один из крупнейших специалистов в данной области, отвечает на эти вопросы и рассказывает, как он оказался в России.
"Я впервые приехал в Россию более десяти лет назад и совсем не для того, чтобы заниматься физикой. Я увлекаюсь боевыми искусствами, в том числе самбо, и прибыл сюда учиться и обмениваться опытом. Уже потом я узнал, что здесь есть все условия и для того, чтобы заниматься передовой наукой, привлекая к сотрудничеству ученых со всего мира", — рассказывает ученый.
Сегодня он возглавляет лабораторию Deep quantum labs, созданную два года назад в рамках "Сколтеха" для объединения усилий российских и зарубежных физиков, математиков, программистов и инженеров, изучающих проблемы, связанные с развитием квантовых вычислительных систем.
"Мы занимаемся не практикой, а всеми теоретическими и "программными" аспектами квантовых вычислений, и взаимодействуем с экспериментаторами, в том числе учеными "Сколтеха" и специалистами из МГУ, РКЦ и ИТМО. Мы открыты для сотрудничества и готовы помочь любым экспериментаторам, изучающим подобные вопросы", — продолжает профессор.
Что такое квантовый компьютер? По своей природе он радикально отличается от классических вычислительных устройств, позволяющих проводить простые или сложные математические операции с числами или наборами данных, выраженными нулями и единицами.
В квантовых собратьях классических компьютеров, принципы работы которых были сформулированы более 30 лет назад советским физиком Юрием Маниным, информация закодирована принципиально иным образом. Элементарные ячейки памяти, так называемые кубиты, могут содержать не либо нуль, либо единицу, а целый спектр значений в промежутке между ними.
В результате мощность подобных вычислителей растет экспоненциальным образом: поведение квантового процессора с несколькими десятками кубитов невозможно просчитать даже при помощи самых мощных классических суперкомпьютеров.
Долгое время подобные машины оставались предметом научной фантастики и теоретических изысканий физиков, однако в последние 15 лет ученые совершили прорыв в создании кубитов и в их объединении в более сложные системы. Самые продвинутые версии квантовых компьютеров, разработанные в Google, IBM и в Гарвардском университете группой Михаила Лукина, содержат от 20 до 50 кубитов.
Несмотря на эти достижения, разработчики этих машин предполагают, что полноценные вычислительные системы, способные решать любые задачи, появятся нескоро, через 10-20 лет. Что интересно, эта оценка не меняется с конца 1990 годов, однако постоянно возникают какие-то новые проблемы, каждый раз отодвигающие так и не наступающее "светлое квантовое будущее".
Как отмечал Биамонте на своих научно-популярных лекциях, он занимает особую позицию: по его мнению, "полезные" квантовые вычислительные системы появятся гораздо раньше, однако они будут совсем не такими, как их представляют себе широкая публика и СМИ.
"На сегодняшний день в физике существует одна большая проблема, которая одновременно является и ее основным преимуществом. Всем заправляют экспериментаторы. По каким-то причинам им кажется, что эксперименты важнее для науки, чем теория. Благодаря деньгам, вкладываемым в эту область, теоретическая физика оказалась фактически уничтоженной", — говорит Биамонте.
Сам же профессор относит себя к представителем классической теоретической физики, чьи идеи доминировали в науке век назад, на первых этапах зарождения квантовой механики и современной эйнштейновской физики. В последние десятилетия таким, как он, пришлось перебраться на математические факультеты, где им гораздо комфортнее.
"Экспериментаторов, в том числе создателей квантовых компьютеров, волнуют только их собственные разработки. За небольшими исключениями, они не интересуются тем, что известно о возможности работы таких устройств в целом. Это влияет на их менталитет и заставляет давать не рациональные, а эмоциональные оценки", — объясняет исследователь.
К примеру, до сих пор не существует единого четкого доказательства того, что квантовые компьютеры могут превосходить классические аналоги в скорости вычислений. При этом, уточняет Биамонте, если мы обобщим все упрощенные модели, демонстрирующие некоторые аспекты этого превосходства, получим вполне убедительное свидетельство в пользу преимущества квантовых счислительных машин.
"С одной стороны, Алексей Устинов, Александр Загоскин и другие лидеры в этой области правы: квантовый компьютер действительно появится нескоро. С другой стороны, речь в данном случае идет об универсальных машинах, способных исправлять свои собственные ошибки", — отмечает физик. Отсутствие такой способности у компьютера, подчеркивает Биамонте, не делает его абсолютно бесполезным или неполноценным.
"В природе бесчисленное множество примеров различных квантовых систем, не обладающих этой способностью. Их поведение очень сложно просчитать, используя обычные компьютеры. Поэтому создание квантовой системы, имитирующей подобные процессы, позволит нам осуществить соответствующие расчеты и получить что-то полезное", — говорит ученый.
Эта идея далеко не нова — ее озвучил знаменитый американский физик Ричард Фейнман всего через два года после публикации первых статей Манина. Как отметил Биамонте, экспериментаторы активно разрабатывают подобные системы в последние несколько лет, а теоретики думают над тем, где их можно применять.
Такие аналоговые вычислительные устройства, так называемые адиабатические компьютеры, или "отжигатели" на жаргоне физиков, необязательно должны использовать квантовые эффекты — для решения многих задач достаточно классических взаимодействий между атомами.
"Существует три типа вычислительных машин такого рода — классические отжигатели, их квантово-ускоренные собратья и полноценные квантовые процессоры, построенные на базе квантовых логических элементов. Последние созданы в лабораториях IBM, первые — в компании Fujitsu, вторые — в D-Wave", — рассказывает ученый.
Биамонте и его коллегам по "Сколтеху" больше всего интересны машины третьего класса. Подобные устройства, по его словам, достаточно сложно создавать, однако их можно использовать для решения сложнейших оптимизационных задач: от машинного обучения до разработки новых лекарств.
"Эти машины очень интересны, но первые настоящие устройства такого типа появятся лишь через несколько лет. С другой стороны, классические и квантовые отжигатели реально создать прямо сейчас. И сейчас на практике они остаются наиболее полезными среди квантовых компьютеров", — добавляет Биамонте.
Многие процессы в физике частиц, продолжает исследователь, запрограммированы природой так, что они оптимизируют себя, стремясь достичь энергетического минимума. Соответственно, если научиться управлять этими процессами, можно заставить набор атомов или каких-то других объектов выполнить эти вычисления за нас.
"Зачем тратить огромное количество процессорного времени на такую оптимизацию, если это может сделать классический отжигатель или квантовое устройство, похожее на D-Wave? Образно выражаясь, зачем, изучая ветер, использовать виртуальную аэродинамическую трубу, если у нас уже есть настоящая? Многие российские компании задумываются об этом, и мы активно с ними сотрудничаем", — подчеркивает ученый.
Успешное завершение этих опытов откроет дорогу для создания квантовых отжигателей, в которых принципы квантовой физики используются для ускорения взаимодействий между атомами и другими частицами. Конечно, некоторые научные задачи для них будут недоступными, но они смогут решить множество бытовых проблем, таких как оптимизация дорожного движения или управление портфелем акций.
Большинство наблюдателей, отмечает профессор "Сколтеха", полагают, что в квантовой гонке победит Google. Биамонте с этим не согласен: представители калифорнийской компании очень любят рассказывать об успехах, но почти не публикуют научных статей и не раскрывают секретов устройства своих квантовых машин.
По его мнению, ближе всего к цели инженеры IBM — вычислительные машины этой компании действительно работают, причем их можно проверить в любой момент через специальные облачные системы. Но масштаб пока достаточно ограничен, и эти машины еще нельзя применять для решения сложных задач.
"Думающие" галактики
Если подобные "серьезные" системы создадут в ближайшем будущем, возникает закономерный вопрос: из чего их можно делать, каких размеров они способны достигать и как они повлияют на нашу жизнь?
Как считает сам Биамонте, принципиальных физических ограничений для квантовых компьютеров (или отжигателей) с миллионами кубитов нет. С другой стороны, совершенно непонятно, сколько будет кубитов в реальности, так как мы сейчас находимся на самых ранних этапах развития квантовых технологий.
"Пока для работы с квантовыми компьютерами мы пытаемся адаптировать уже имеющиеся в электронной промышленности технологии. При этом никто не уверен, что это правильный путь. Существуют системы, которые гораздо лучше подходят для создания квантовых машин. Ими, правда, намного сложнее управлять", — объясняет ученый.
Например, особые дефекты внутри алмазов, почти столь же хорошо изолированные от внешнего мира, как одиночные атомы в вакууме космоса. Сколько подобных точек можно уместить в одном алмазе и как близко они могут находиться друг к другу, не мешая работе соседей, еще неясно. От ответа на эти вопросы зависит, будут ли алмазы использоваться в квантовых компьютерах.
Действительно большие квантовые машины, как отметил профессор "Сколтеха", будут решать не только практические задачи, связанные с повседневной жизнью человека, но и самые интересные научные загадки.
Возможно, они позволят раскрыть квантовую природу гравитации и проверить теории Биамонте о симметрии времени, наблюдая за тем, возникают ли особые возмущения в их работе при попытке нарушить эту симметрию или обратить время вспять при проведении вычислений на подобных машинах.
Когда человечество справится с этими задачами, чем наука займется дальше? Этот вопрос, считает Биамонте, парадоксальным образом связан с поисками внеземной жизни и тем, как представители инопланетных цивилизаций могут сигнализировать о своем существовании.
"Представьте, что мы подчиним себе всю энергию и силу Вселенной. Что мы сделаем в первую очередь? Конечно, мы можем уничтожить себя, но есть и более интересный сценарий. К примеру, у нас появится возможность ускорить движение Земли до сверхвысоких скоростей и оставить на орбите компьютер", — рассказывает физик.
В соответствии с теорией относительности время на планете замедлится. Если мы проведем в таком состоянии десятки лет, квантовая вычислительная машина или обычный компьютер во "внешнем мире" проработают несколько тысячелетий. Причем это необязательно рукотворный компьютер, его роль могут исполнять различные космические объекты — гигантские облака газа, например.
"Как часто можно поступать подобным образом? Явного предела на такое "ускорение вычислений" нет, однако все мы знаем, что поздняя Вселенная будет для нас не очень интересным местом. Звезды постепенно начнут гаснуть, а галактики станут невидимыми друг для друга из-за расширения мироздания", — отмечает профессор.
Похожие размышления вызывають закономерный вопрос: если это под силу человечеству, что мешает инопланетянам сделать то же самое? Соответственно, какие-то следы подобных "космических" квантовых вычислений или их классических аналогов должны присутствовать в космосе. Что укажет на это, на гигантские квантовые компьютеры инопланетян?
"Я не могу дать точный ответ на вопрос о том, что это можеть быть или предположить, как их стоит искать. В то же время, существование таких "вселенских вычислителей" кажется мне гораздо более вероятным, чем спонтанное появление "разумных планет" и других космических объектов, способных осознавать себя, о чем часто рассуждают "квантовые" философы", — заключает Биамонте.
Источник
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - ...
Последние аномальные новости

Актриса пожаловалась на полтергейст

Аппарат Voyager 2 покинул Солнечную систему

Астрономы близки к открытию загадочной Планеты Икс

Бигфут навестил семью в Миннесоте

Битва за Землю началась в космосе

Где находился замок короля Артура

Грядёт Третья мировая война

Загадочное животное распотрошило 40 уток

Инсценировать высадку на Луну было бы дороже, чем ее осуществить

Искусственный интеллект EVE Online вышел из-под контроля

Кошка месяц прождала хозяев у сгоревшего дома

Могилу древнего вампира раскопали в Англии

Мужчина три месяца питается лишь воздухом

На протяжении тысячелетий кто-то старательно избавлял человечество от знаний

Население США начали готовить к шести месяцам тьмы

Неразгаданные тайны земли Кыштовской

НЛО заметили над Фиджи

НЛО попал в прямой эфир с МКС

Обнаружен новый предок человека

Образцы лунного грунта подделать невозможно

Огненный шар в телестудии сорвал прямой эфир

Пирамиды китайского озера Фушиан Ху

Подсчитали массу зомби-бактерий в недрах Земли

Раскрыт новый способ продления жизни

Следы воды нашли на астероиде Бенну

Созданы вечно текущие капли первородной материи

Тайны царя Давида

Теории исчезновения государства Атлантида

Треугольный НЛО заметили над Орегоном

Упавшее в унитаз кольцо вернулось к хозяйке спустя девять лет

Актриса рассказала о встрече с НЛО

Антарктида скрывает множество тайн

Березовая мистика славян

Врачи рассказали правду о современных методах лечения

Вышедшая замуж за призрака женщина объявила о разводе

Древнюю Землю населяли великаны

Жуткое радужное болото в Вирджинии

Загадка парящего камня Шивапура

Загадочный комплекс Эль-Фуэрте де Самайпата

Искусственный интеллект. Опасный враг или добрый помощник

Как выглядит летающий мотоцикл

Как мы можем остановить астероид, летящий к Земле

Как рождаются экзопланеты

Когда инопланетяне выйдут на контакт

Кукла, которую официально подозревали в убийствах

Мексиканская динотопия

Мистическая гора Манарага

Мужчина рассказал как из него вытащили инопланетный имплант

Нибиру заметили над Италией

Новорожденного ребенка убил поцелуй

Обнаружен теленок размером с кошку

Полтергейст убил пенсионерку

Почему американцы никогда больше не летали на Луну

Радиация при полете к Марсу отнимет 2,5 года жизни

Стоунхендж строили мигранты

Странное создание на ранчо в Метепеке

Треугольный НЛО замечен над Ладогой

Фрагменты НЛО нашли у побережья Маврикия

Экипаж шаттла снял треугольный НЛО

Эксперименты ЦРУ по контролю над разумом

Настоящая атмосфера казино Вулкан теперь на ваших компьютерах

Адам и Ева с точки зрения генетика

Географическая карта мира Пири Рейса

Зачем инопланетяне опять взорвали вулкан Попокатепетль

Злой рок преследует археологов в Сибири

Инопланетяне после падения в Розуэлле остались живы

Инопланетянин прокрался в дом женщины

Каменная карта, которой 50 миллионов лет

Крейсер пришельцев ворвался в Солнечную систему

Кто построил Великую Заволжскую стену

Луна - космическая база инопланетян

Медицина древнего Египта

Миру угрожает крупнейшее вымирание за последние 252 млн лет

Неизвестные жуткие животные атаковали село на Сумщине

Необъяснимые древние артефакты

Неразгаданные тайны подземного мира

Нибиру уничтожит Землю еще в 2018 году

НЛО перевозили по улицам Киева

НЛО попал в эфир прогноза погоды

Планеты возле двойных звезд могут иметь пригодные для жизни луны

Подземные города великанов

Почему тамплиеров любят конспирологи

Президент Трамп связан с инопланетянами

Проклятие жемчужины пустыни Гоби

Растения - такие же мыслители, как и мы

Собака месяц ждала хозяев у сгоревшего дома

Тайны древнего города Мачу-Пикчу

Треугольный НЛО наблюдали по всему миру

Хлыста боится праведник

Цыгане один из самых загадочных народов в мире

Что напридумывали фантасты

Аппарат InSight записал шум марсианского ветра

Атмосферы экзопланет могут скрывать следы жизни

Белорусские чудеса. НЛО и озерные чудовища

Голубая дыра - необъяснимая подводная тайна

Женщина запечатлела НЛО на фоне заката

Жительница штата Орегон ежедневно видит НЛО

Загадочная Ловлэндская лягушка

Итальянские замки, в которых живут привидения

Как могут выглядеть растения на экзопланетах

Как экзопланеты теряют атмосферу

Когда ждать человека на Луне

Монстр сбежал с военной базы во время урагана

Мужчина доверился гадалкам и порезал женщину

Огромный НЛО завис над Индией

Психологи не могут отрицать контакты пациентов с инопланетянами

Раввин начал создавать корону для Царя-мессии

Светящийся объект замечен в Катав-Ивановске

Секс-роботы, выполняющие любое желание

Следы НЛО обнаружили в Новоусманском районе

Что необходимо для переворота полюсов Земли

Брошенная женщина позвонила своему парню 77000 раз

Вокруг экзопланеты обнаружено гигантское гелиевое облако

Дельфин обнаружен в атмосфере Юпитера

Добыча полезных ископаемых на астероидах

Женщина научилась держать языком стаканы

Жуткий Подменыш

Загадочное Дерево фей

Загадочные путешественники во времени

Легенды про Человека в шляпе

Найдена экзопланета с хвостом из гелия

Основная версия рождения Земли

Перепроверка не обнаружила признаков темной материи

Плато Стоунхенджа повреждено при проходческих работах

Предсказание сильнейших экстрасенсов на 2019 год

При клинической смерти люди переживают странный опыт

Разработан первый умный секс-робот для женщин

Создали самообучающийся ИИ, способный играть во все игры

Странная аномалия попала на камеру наблюдения

Телескопы SPECULOOS для поиска обитаемых планет начинают наблюдения

Чупакабра напала на фермерское хозяйство

Не получается попасть на сайт игровых автоматов Вулкан

Изучая прогнозы на Лигу Чемпионов, вы научитесь делать верные ставки и зарабатывать хорошую прибыль

Ангелоподобный НЛО летит к Земле

Аномальная радуга поразила американцев

Депутат Милонов призвал срочно запретить Битву экстрасенсов

Дом с привидениями продается в Англии

Домовой предсказал женщине новую любовь

Жители планеты страдают от экспериментов HAARP

Житель Коми рассказал криптозоологу о встрече с йети

Жуткий лес Хойя-Бачу

Земле предрекли новый Всемирный потоп

Инопланетный портал открылся в Австралии

Как заставить магнит левитировать

Ковдор - столица Гипербореи

Легенда уфологии дал новое интервью

Межзвездный разведчик удаляется от Земли

НЛО оставил после себя след

Нострадамус предсказал, что принц Гарри займёт престол после Елизаветы II

Появление НЛО вызвало на Аляске мощное землетрясение

Призрак невесты в старинном доме

Пугающие воспоминания о похищении волосатым пришельцем

Путешественник во времени назвал ключевые события будущего

С середины XX века астрономы искали признаки инопланетных цивилизаций

Сатанисты установили статую в правительстве штата Иллинойс

Сверхскоростное НЛО в небе Австралии

Создана карта искусственного интеллекта России

Страшный прогноз о будущем человечества

Таинственная Атлантида. Что о ней известно

Тайны, загадки и легенды больницы в Ховрине

Теория, объясняющая темное вещество и темную энергию

Треугольный НЛО в небе Саудовской Аравии

Чупакабра подрала собаку в Северодвинске

Заработайте в казино 777 slots

Разбогатей с казино Вулкан

Чуждые имплантанты - доказательство физического контакта

В музыкальной школе в Москве научат петь красиво

Наша компания предлагает вам антисептик для дерева, купить который вы можете по самой выгодной цене

Создание проектов деревянных домов из бревна по реальным ценам

Альпинист снял на видео горного призрака

Антарктида - обитель древних цивилизаций

За три месяца открыты 104 экзопланеты

Замаскированный корабль инопланетян видели над Исландией

Инопланетяне назвали день и час Апокалипсиса

Институт SETI не нашел инопланетян на астероиде Оумуамуа

Как проклятье фильма ужасов убивало актеров одного за другим

Как распознать гостей из других миров

Камеры МКС запечатлели НЛО около Земли

Лже-экстрасенсы дали рекламу в шоу экстрасенсов

Любовь безрукого фермера и его безногой жены

Нашли Ковчег Завета с библейскими заповедями

Нашли мифическую страну Доггерленд

НЛО заметили над Саратовом

НЛО потерпел крушение в районе реки Замбези

Новый идентификатор личности от Microsoft будет глобальным

Новый северный полюс будет в Техасе

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика