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
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 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
Последние аномальные новости

Аркаим - колыбель арийской культуры

База для отслеживания НЛО возводится в горах Армении

В нашей галактике очень мало землеподобных экзопланет

В Саблинских пещерах нет привидений

Вулкан Попокатепетль привлек пару НЛО

Голубое небо, озера и леса Марса

Девочке с 14 пальцами отрезали лишнее

Жуткие звуки с неба пугают жителей Гаити

Загадка семерых юношей, проспавших 200 лет в пещере

Загадочные случаи из жизни

Земля - поляна для галактических пикников

История черной птицы Чернобыля

Как узнать обитаемую экзопланету

Какими будут солдаты Нового Мирового Порядка

Кастинг Битвы экстрасенсов прошел в Воронеже

Корабль инопланетян разбился на Марсе

Метеорит пролетел над Австралией

Найдены остатки полярных шапок Марса

Небесного червя видели над Флоридой

Нью-Йорк и Лондон уйдут под воду в 2100 году

Оборотень или психически больной Билл Рэмзи

Открыли сразу три экзокометы

Пентагон продолжает вести наблюдение за НЛО

Почему Плутон больше никогда не станет планетой

Странные звуки с неба пугают жителей Румынии и Индии

Странные звуки с неба пугают жителей Сиднея

США создает оружие, управляемое силой мысли

Тайна прародины Солнечной системы

Уникальный феномен зафиксировали на Марсе

Уфологи заявили о страшном заговоре инопланетян

Алгоритм нашел 18 землеподобных экзопланет в данных Кеплера

Армагеддон произойдет в 2025 году. Третья мировая начнется в этом

Будущие колонисты Марса не смогут контактировать с землянами

В США разрешили пускать умерших людей на удобрения

Возле Солнца снова замечен куб Боргов

Впервые открыли две гравитационных волны за один день

Девушка, мечтающая стать лошадью, бегает на четвереньках

Женщина пошутила о миллионном выигрыше и сорвала джекпот

Женщина расплатилась за автомобиль 66 мешками с мелочью

Земля беременна

Калгари - игровая площадка дьявола

Комета 67P - артефакт инопланетян

Мальчик упал с 23-го этажа и отделался синяками

Молодая Венера была комфортной и влажной планетой

Мужчина выстрелил себе в сердце и выжил

Обезьяна-убийца девять дней терроризировала индийский город

Призраки на качелях

Редчайший черный носорог родился в Чикаго

Следы взорвавшихся вулканов нашли на Марсе

Столетняя женщина раскрыла секрет долголетия

В больнице Бостона одновременно забеременели 14 медсестер

Высокотехнологичная обработка стен в пещере Лунъю

Египетская реинкарнация ирландской девочки Дороти Иди

Жуткая история Оливии Мейбл

Загадка появления аномалий на обратной стороне Луны

Загадка семейного фото

Куда исчезает вода из атмосферы Марса

Лунатизм - это расстройство не сна, а бодрствования

Любой человек может отправить на Марс табличку со своим именем

Паранормальная смерть Чарльза Уолтона

Преданный кот преодолел 300 км и вернулся в родной монастырь

Призрачная фигура попала на камеру наблюдения

Пророчество Ванги о пришельцах-мутантах сбывается

Процессом старения управляет некая генетическая программа

Суровый материк Антарктида исчез на глазах

Сферический НЛО проникает под землю

Тоскующая по умершему хозяину собака неделями ждала его у работы

У древних индейцев нашли современные технологии

Удивительные подводные леса Арктики

Фюреру Третьего рейха удалось бежать

Аненербе не оставило следов в Антарктиде

Военные США заметили группу НЛО над Тихим океаном

Женщина впервые родила шестерняшек

Загадочный столб света запечатлели в Неваде

Какой загадочный объект пробил брешь в Млечном пути

Лекция о дольменах пройдет в библиотеке Дом Алексея Лосева

Лицо рептилоида возникло в небе США

Луна скоро треснет и ее осколки начнут падать нам на голову

Мужчина зашел в бар и пропал

Мужчина нашел рекордный золотой самородок

Небо в Йемене окрасилось в красный цвет

Открыли невозможную звезду в созвездии Кассиопеи

Охота за обитаемыми мирами. Как найти внеземной разум

Планы колонизации Марса оказались пустышкой

Почему океан Плутона до сих пор не замерз

Почему Пентагон интересуется НЛО

Призрак обезьяны-убийцы в древнем замке Уэльса

Рукопись Войнича. Самая загадочная книга может быть расшифрована

Флотилия НЛО пролетела над ночной Москвой

Это трагедия. В районе Мачу-Пикчу строят аэропорт

Ангелы Войны были освобождены 18 мая

Бледное существо в шахте

Вспышки света и звуковые удары пугают жителей Кливленда

Встречи со злыми феями

Друг по имени Джамби

Загадка Бермудского треугольника раскрыта

Загадка заснятого в Сибири мамонтенка

Загадка каменной стены на Алтае

Загадочная статуя из шумерского Урука

Загадочный Галактический диск

Иллюминаты показали всему миру дату начала Третьей мировой войны

Космодромы инопланетян на Юпитере

Малыш в больнице

Медитация. С точки зрения науки

Над Йеллоустоном пролетел НЛО

Просыпался с синяками и царапинами

Случаи болезней после встречи с необычными существами

Страх перед куклами

Чей-то голос

Экзорцист избил пенсионерку в московском храме

Бристольский университет удалил заявление о разгадке манускрипта Войнича

Вблизи протозвезды обнаружили монооксид алюминия

Возможны ли путешествия во времени

Десять фактов о смерти

Доказали возможность путешествий во времени

Жуткая традиция засушенных человеческих голов

Кто, как и зачем создал тысячи гранитных кувшинов

Петроглифы камня Кочно остаются неразгаданными

Почему Пентагон возобновил программу слежки за НЛО

Призрак в доме наркобарона Пабло Эскобара

Пророчества Айзека Азимова сбываются одно за другим

Путешественники во времени. Гении или лжецы

Путешественники во времени. Что не так

Раскрыли тайное общество каннибалов

Расшифровано пророчество Нострадамуса на 2019 год

Речное чудище сняли в канадском парке Банфе

Рукопись Войнича. Как ученые делают сенсации из ничего

Случаи ловли необычных рыб

Сотрудник НАСА заявил, что Земля - плоская

Умер мужчина из старейшей в мире супружеской пары

Самодельная сушилка для овощей

Кошачий уголок или что можно сделать своими руками для кота

Как сделать интерьерную куклу своими руками

Особенности правильного выбора лупы для анализа мелких объектов

Завивка волос дома с помощью подручных средств

Как научится всё успевать

Самостоятельно клеим обои

Как правильно клеить гипсокартон на стену

Что такое скрапбукинг

Канцтовары. Офисные принадлежности на ходу

Что взять с собой в поезд в дальнюю поездку

Принт на чашке - оригинальный подарок на любое событие

Более 100 древних храмов нашли в Камбодже

Вселенная как мегаполис

Где растёт дуб-часовня

Гигантский паук Джейба Фофи

Детально засняли формирующуюся планетную систему

Женщина обнаружила на пляже рыбу с человеческими зубами

Инопланетяне вышли на связь со своими из Швеции

Когда жители мегаполисов пересядут на летающие такси

Кто поможет раскрыть главную тайну Вселенной

Лазерное оружие определит потенциал российской армии

Море вокруг Ирана сделалось красным

Наблюдения необычных НЛО. Треугольники и парящие шары

НЛО пролетел над Смоленском

Огненный шар завис над Алжиром

Подросток обнаружил экзопланету с двумя Солнцами

Причина гибели цивилизации Наска

С начала года в Подмосковье родились 60 двойняшек

Световые феномены в небе подозрительно участились

Темные оккультные практики

Чупакабра пугает жителей поселка Крылова

В лесах Лаоса нашли древние кувшины мертвых

Женщина сняла призрака в эстонском замке

Загадочный армянский Караундж

Когда нужно идти к экстрасенсу

Конец света наступит очень скоро

НЛО сняли над Йошкар-Олой

Опровергнута популярная теория об эволюции человека

Первые итоги изучения плоской планеты Ультима Туле

Полтергейст или ахинея

Поляризация света протопланетных дисков укажет на аксионы

Понять содержание манускрипта Войнича невозможно

Предрекли исчезновение миллионов рабочих мест из-за роботов

Раскрыта загадка египетской пустыни

Создан первый полностью искусственный живой организм

Странное существо заметили на Суздальских озерах

Тайны древних камней

У людей не нашли ни одного инстинкта

Учителя литературы уволили из-за заклятия Ктулху

Эзотерика была, есть и будет

Является ли человечество космическим экспериментом

Как привлечь любовь с помощью фен-шуй

Армия США заказала разработку боевого лазера

Ведьмовские пруды в Румынии и США

Девушка плачет кровавыми слезами

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