Тут, может быть, надо лишний раз подчеркнуть, что проблема защиты от помех - это единственная настоящая фундаментальная трудность на пути создания большого кванотового компьютера. Остальные трудности несомненно будут преодолены с развитием технологии. Корни данной трудности глубоки и уходят в различие между микроскопическими и макроскопическими объектами. В цепочке "A состоит из B, B состоит из C, ..." (по видимому, бесконечной в обе стороны)есть огромная разница между двумя её концами - они как бы говорят на разных языках: макроскопическая половина цепочки - на классическом языке, микроскопическая половина - на квантовом языке. Можно привести множество критериев, различающих микро- и макрообъекты. Например, микрообъекты лишены "индивидуальности" (все электроны тождественны), тогда как каждый макрообъект вполне индивидуален. Микрообъект имеет характерный энергетический спектр (набор уровней), тогда как у макрообъекта нельзя выделить отдельные энергетические уровни - они все "слились" в сплошной континуум. Но для нас наиболее важно следующее. Макрообъект всё время флуктуирует, "шумит". Например, между концами макроскопического проводника всегда имеется случайное напряжение, средний квадрат которого зависит от сопротивления проводника и от температуры. (Кстати, проводник при нулевой температуре не шумел бы; но абсолютный нуль недостижим.) У микрообъектов флуктуаций нет: атом не шумит. Флуктуации макроскопических тел приводят к тому, что ЭПР-корреляции между разными телами усредняются, то есть пропадают; так что именно благодаря непрерывным шумам мы воспринимаем окружающие нас (микроскопические) предметы как хорошо отделённые друг от друга. Квантовый компьютер, таким образом, должен вести себя как микрообъект, иначе все корреляции пропадут и он не сможет работать. Но набор из 1000 кубитов по своим масштабам ближе к макрообъектам. Так что, пытаясь заставить набор 1000 кубитов работать как квантовый компьютер, мы совершаем некоторое насилие: заставляем его говорить на неродном языке. Удастся ли это - неизвестно. Если удастся, то это будет большой прорыв в согласовании этих двух языков и, как следствие, - в понимании квантовой механики. Ведь все проблемы с пониманием квантовой механики можно свести к тому, что квантовый объект и измерительный прибор требуют двух разных языков описания; процесс измерения - это диалог, участники которого говорят на разных языках, и нет такого словаря, чтобы перевести всё на один язык. Пока что представляется, что "маромир" и "микромир" не пересекаются: каждый физический объект ведёт себя либо макроскопически, либо микроскопически. В этой связи интересно, что физики пытаются представить себе переход от макро- к микроповедению как фазовый переход:

"Очень шумная квантовая система ведёт себя классически, и может эффективно моделироваться классической машиной Тьюринга, но если величина некогерентности достаточно низка, может возникнуть скрещенное квантовое состояние и никакое эффективное классическое моделирование системы уже невозможно. <...> Для теоретика, знакомого с критическими явлениями, естественно задаться вопросом относительно универсальных характеристик этого фазового перехода... Решение этой задачи могло бы привести к новой физической реализации квантовых вычислений" (Прескилл, с. 90).

Так что в любом случае изучение работы квантового компьютера (и даже маленького, если не удастся сделать большой) хорошо продвинет нас в понимании "нейтральной полосы" между двумя мирами.

Надо отметить, впрочем, что есть и такие макрообъекты, которые ведут себя отчасти аналогично микрообъектам (образно выражаясь, слегка говорят на микроязыке). Я имею в виду так называемые бозе-конденсаты: сверхпроводники, сверхтекучие жидкости; сюда же примыкает и лазерное излучение. Так, поведение сверхпроводника (в теории Гинзбурга-Ландау) описывается макроскопической фазой, которая и по происхождению, и по свойствам близка к фазе волновой функции микрочастицы. Отличие в том, что макроскопическая фаза сверхпроводника описывает коллективное движение микрочастиц; макроскопическую фазу можно измерять не разрушая. Может быть, использование бозе-конденсата станет перспективным направлением в создании квантового компьютера, и тогда дилемма микрообъект-макрообъект станет менее острой.

 
На главную страницу

Hosted by uCoz