цель каждого физика — «доказать собственную неправоту как можно скорее». Иными словами, проглотите свою гордость и признайте, что то, чем вы занимаетесь, может оказаться тупиковым направлением, а также докажите это как можно скорее, чтобы двигаться дальше к следующей идее.
Спустя 20 лет, в 1980 г., советский математик Юрий Манин описал идею квантовых вычислений. В книге «Вычислимое и невычислимое», рассуждая о сложности процесса считывания и записи биологической информации с молекул ДНК, он заметил, что для моделирования этого процесса могли бы подойти квантовые устройства.
Альберт Эйнштейн, исследуя явление фотоэффекта, первым из ученых предположил: сам свет состоит из квантов или фотонов, что противоречило всем представлениям физики XIX в. Так родилась квантовая механика.
Годом рождения квантовой физики можно считать 1900-й, когда немецкий ученый Макс Планк, изучая законы теплового излучения нагретых тел, ввел понятие «квант», назвав таким образом минимально возможную порцию излучаемой энергии.
Когда мы поем в ванной комнате, лишь некоторые частоты нашего голоса могут резонировать между стен, формируя приятный звук. В душе каждый из нас вдруг становится великим оперным певцом. Другие частоты, не укладывающиеся нужным образом внутри душа, постепенно ослабевают и исчезают совсем. Аналогично, если мы бьем в барабан или дуем в трубу, лишь некоторые частоты получают возможность вибрировать на поверхности или внутри. Это основа музыки.
Лавлейс стала в определенном смысле первым в мире программистом. Историки сходятся на том, что Бэббидж, вероятно, понимал важность программного обеспечения и программирования, но именно ее подробные заметки, написанные в 1843 г., представляли собой первый опубликованный образец компьютерной программы.
Проблему, с которой сталкиваются квантовые компьютеры, также предвидел Ричард Фейнман, когда впервые предлагал эту концепцию. Чтобы квантовые компьютеры работали, атомы необходимо расположить в точности так, чтобы они вибрировали в унисон. Это называется когерентностью. Но атомы — невероятно маленькие и чувствительные объекты. Малейшее загрязнение или возмущение из внешнего мира — и когерентность батареи атомов может быть нарушена и весь расчет — погублен. Эта невероятная чувствительность и уязвимость и есть главная проблема квантовых компьютеров. Так что вопрос на триллион долларов: можем ли мы контролировать декогеренцию?
Чтобы минимизировать вредное влияние внешнего мира, ученые при помощи специального оборудования понижают температуру до значений, близких к абсолютному нулю, когда нежелательные колебания почти отсутствуют. Но, чтобы достичь этих температур, требуются особые дорогостоящие насосы и трубки.
Здесь мы сталкиваемся с загадкой. Мать-природа использует квантовую механику при комнатной температуре без каких бы то ни было проблем. К примеру, чудо фотосинтеза — одного из важнейших процессов на Земле — представляет собой квантовый процесс, который проходит тем не менее при обычной температуре. Матери-природе не нужны целые комнаты экзотических устройств, работающих при температурах, близких к абсолютному нулю, чтобы осуществлялся фотосинтез. По не совсем понятным причинам в природе когерентность может поддерживаться даже в теплый солнечный день, когда возмущения от внешнего мира должны, по идее, порождать хаос на атомном уровне. Если бы мы смогли однажды разобраться, как мать-природа творит свое волшебство при нормальных температурах, мы стали бы, возможно, повелителями квантовых процессов и даже самой жизни.
Он подытожил свою идею квантового компьютера так: «Природа работает не по классическим законам, черт побери, и если вы хотите изготовить модель природы, вам лучше сделать ее квантово-механической».
Так, если бы мы могли — гипотетически — жить в полностью квантовом мире, это означало бы, что всё, что мы знаем о здравом смысле, неверно. К примеру: • Мы можем находиться в двух местах одновременно. • Мы можем исчезать и появляться где-то в другом месте. • Мы можем проходить сквозь стены и преодолевать барьеры без всяких усилий, методом так называемого туннелирования. • Люди, умершие в нашей Вселенной, могут быть живы в какой-то другой. • Проходя по комнате, мы на самом деле перемещаемся одновременно по бесконечному числу возможных маршрутов в ней, сколь угодно причудливых. Как сказал бы Бор, «любой, кто не шокирован квантовой теорией, не понимает ее».
