Журнал «Если» - «Если», 2006 № 1

• Название: «Если», 2006 № 1
• Автор: Журнал «Если»
• Издательство: Издательский дом «Любимая книга»
• Жанр: Научная Фантастика
• Год: 2006
• ISBN: ISSN 1680-645X

Грег ИГАН

СИНГЛЕТОН

Верите ли вы в существование еще одной своей версии? Помещенные после повести комментарии переводчика доказывают, что это имеет научную основу.

Еугениуш ДЕМБСКИЙ

КРАХ ОПЕРАЦИИ «ШЕПОТ ТИГРА»

Невидимые миру слезы готов пролить пилот потерпевшего бедствие космического корабля. В буквальном смысле: пилот невидим сам и не видит окружающий мир.

Ричард МЮЛЛЕР

ВЕК ЧУДЕС

Почему человечество додумалось до компьютера не в XV веке, а много позже? Была значит, на то воля Божия…

Василий ГОЛОВАЧЁВ

ВТОРАЯ СТОРОНА МЕДАЛИ

Испытание секретного оружия заканчивается для всех весьма неожиданно.

Юджин МИРАБЕЛЛИ

ЖЕНЩИНА В ВОЛНОВЫХ УРАВНЕНИЯХ ШРЁДИНГЕРА

Что общего может быть между физиком-теоретиком и официанточкой? Правильно, уравнения Шрёдингера.

Евгений БЕНИЛОВ

В ТУПИКЕ

… оказалось расследование серии жестоких и дерзких преступлений. Однако на помощь сыщику приходит ученый.

Грегори БЕНФОРД

ВОДОРОДНАЯ СТЕНА

Постижение истинной сути космических посланий и физического смысла происходящего дается с невероятным напряжением сил.

Михаил АКИМОВ

ИТОГИ РЕФЕРЕНДУМА

А в российской глубинке к законам физики отношение самое простецкое.

Дмитрий БАЙКАЛОВ

«ПЛАСТИЛИН НЕЖНЕЙ, ЧЕМ ГЛИНА»

… готов пропеть этот режиссер.

Степан КАЙМАНОВ

ПОИГРАЕМ В ФАНТАСТИКУ?

Оказывается, такое теперь возможно и у нас.

Тимофей ОЗЕРОВ

МАЛОВАТО БУДЕТ!

Первое полугодие любителям кинофантастики покажется бедноватым.

ВИДЕОРЕЦЕНЗИИ

Зато конец года вытряхнул на головы поклонников жанра целую охапку новых фильмов.

Владислав СИЛИН

БЕСКОНЕЧНОЕ ДЕТСТВО

… царит во взрослой литературе.

ЭКСПЕРТИЗА ТЕМЫ

На этот раз все наши эксперты сошлись во мнении.

Мария ГАЛИНА

ПЕРВЫЙ И НЕПРЕЛОЖНЫЙ…

Так он еще и фантаст?!

РЕЦЕНЗИИ

И наших, и не наших — поровну.

КУРСОР

Последние конвенты прошлого года и другие новости.

Вл. ГАКОВ

ДВЕ ИПОСТАСИ ГРЕГОРИ БЕНФОРДА

Знающие его творчество уже поняли, о чем речь.

ПЕРСОНАЛИИ

Любители «твердой» НФ.

---

В соответствии с «копенгагенской интерпретацией», кошка не является ни живой, ни мертвой до момента, когда ящик будет открыт, вследствие чего волновая функция кошки (а как звучит!) коллапсирует в одну из двух альтернатив: кошка живая или кошка мертвая. По Шрёдингеру, парадокс заключается в том, что кошка, предположительно, знала, жива ли она, еще до того, как ящик был открыт. По теории ИММ, устройство расщепляется на два состояния (цианид выпущен или не выпущен) в момент радиоактивного распада, который является термодинамически необратимым процессом. Когда «цианид-да»/«цианид-нет» взаимодействует с кошкой, та расщепляется на два состояния — живая или мертвая. С точки зрения выжившей кошки, она обитает в другом мире относительно своей покойной копии. Наблюдатель расщепляется на две копии, только когда ящик открывается, и эти копии различаются состоянием кошки.

Кошка расщепляется, когда устройство срабатывает, причем необратимо. Наблюдатель расщепляется, когда они открывают ящик. Живая кошка понятия не имеет о том, что наблюдатель расщепился, равно как не сознает, что в соседнем, «отщепившемся» мире находится мертвая кошка. Наблюдатель же может прийти к выводу (уже после события, осмотрев механизм выброса цианида или заглянув в память кошки), что кошка расщепилась до того, как ящик был открыт.

Покончив с объяснением одной из заложенных в повесть идей, рассмотрим суть второй идеи — квантовый компьютер и принципы его работы.

Квантовый компьютер — это (пока) гипотетическая машина, производящая вычисления, основанные на поведении частиц на субатомном уровне. Такой компьютер теоретически будет в миллионы раз мощнее любых современных. Это станет возможно благодаря тому, что единицы данных в нем могут существовать более чем в одном состоянии одновременно. В каком-то смысле машина будет «обдумывать» несколько идей одновременно, и каждая такая «мысль» будет независима от остальных, хотя все они и произошли от одного и того же набора частиц. Базовой единицей данных в КК является кубит.

Наибольшая трудность в создании КК связана с тем, что заставить частицы вести себя должным образом в течение значительного отрезка времени чрезвычайно сложно. А из-за малейшего внешнего воздействия машина перестает вести себя «по-квантовому» и переходит в режим «одной мысли», как у обычного компьютера. Такой помехой могут стать электромагнитные поля, физическое перемещение или даже очень слабый электрический разряд.

Кубит (кьюбит) — это квантовый бит, аналог двоичного числа, бита, из классического компьютера. Подобно тому как бит является базовой единицей информации в классическом компьютере, так и кубит есть базовая единица информации в квантовом компьютере (КК).

Такой компьютер может использовать элементарные частицы (например, электроны или фотоны), у которых заряд или поляризация служат репрезентацией 0 и/или 1. Каждая из таких частиц называется кубит, а их природа и поведение являются основой квантовых вычислений. Два наиболее важных аспекта квантовой физики — это принципы суперпозиции и сцепления.

Представим кубит как электрон в магнитном поле. Его спин (вращение) может быть направлен или вдоль поля (состояние «спин-вверх»), или навстречу полю (состояние «спин-вниз»). Изменить состояние спина можно с помощью импульса энергии, например, лазера. Допустим, на это мы потратим 1 единицу энергии лазера. Но что если мы используем лишь 0,5 единицы энергии лазера и при этом полностью изолируем частицу от всех внешних влияний? Тогда по законам квантовой физики частица войдет в суперпозицию (наложение) состояний, в которой она ведет себя так, словно находится в обоих состояниях одновременно. Каждый из наших кубитов может находиться в суперпозиции как 0, так и 1. Отсюда число вычислений, которые может произвести КК, есть 2n, где п — количество использованных кубитов. КК из 500 кубитов будет иметь потенциал до 2500 параллельных вычислений за каждый шаг — это число неизмеримо больше числа атомов в известной Вселенной! Причем это будут истинно параллельные вычисления, а не много процессоров, работающих одновременно в современных компьютерах.

Но как эти частицы будут взаимодействовать? Через так называемое квантовое сцепление.

Частицы, которые в какой-то момент взаимодействовали, сохраняют определенную связь и могут быть сцеплены в пары в ходе процесса, называемого корреляцией. Знание состояния спина одной из сцепленных частиц (вверх или вниз) позволяет понять, что у второй частицы он противоположный. Но еще поразительнее то, что из-за феномена суперпозиции измеряемая частица до момента измерения не имеет четкого направления спина, а находится одновременно в состояниях «спин-вверх» и «спин-вниз». Состояние спина измеряемой частицы определяется в момент измерения и передается сцепленной частице, которая одновременно приобретает противоположное направление спина. Это реальный феномен (Эйнштейн назвал его «призрачное воздействие на расстоянии»), механизм которого пока не может объяснить ни одна теория — его просто следует принимать как факт. Квантовое сцепление позволяет кубитам, даже разведенным на огромное расстояние, мгновенно взаимодействовать, причем скорость процесса не лимитируется даже скоростью света. Независимо от расстояния, коррелированные частицы остаются сцепленными до тех пор, пока они изолированы.

Взятые вместе квантовая суперпозиция и сцепление порождают огромную вычислительную мощь. 2-битовый регистр обычного компьютера может хранить в конкретный момент лишь одну из четырех бинарных конфигураций (00, 01, 10 или 11). А 2-кубитовый регистр КК может хранить все четыре числа одновременно, потому что каждый кубит представляет два значения. При добавлении новых кубитов вычислительная мощность возрастает экспоненциально.

Андрей НОВИКОВ

Юджин Мирабелли Женщина в волновых уравнениях Шрёдингера

1.

Книга под названием «ШРЁДИНГЕР: ЖИЗНЬ И МЫСЛИ» написана Уолтером Муром и опубликована издательством Cambridge University Press в 1989 году. Это превосходный образец своего специфического жанра, предлагающий заинтересованному читателю весьма подробное беллетризованное описание жизни знаменитого физика, включающее в себя безупречно четкое разъяснение его оригинальных интуитивных идей, притом не только в ограниченной области квантовых взаимодействий, но и в широкой сфере чисто спекулятивной философии. Автор выразительными штрихами рисует мир, в котором жил и работал Эрвин Шрёдингер: его домашний очаг и учебные заведения, где он занимался преподавательской деятельностью, его привычную своеобычную интеллектуальную среду, его друзей, соратников, антагонистов и просто знакомых, ну и конечно, само собой разумеется, его женщин. Очень разных женщин, которых Шрёдингер пылко любил.

Именно эту книгу с увлечением поглощала Эми Беллаква. Ей было двадцать восемь лет, и она работала официанткой в тихом ресторанчике «Капри», расположенном на Санта-Круз авеню в Менло-парке. Эми никогда особенно не интересовалась физикой, однако, как сама говорила, не имела ничего против этой фундаментальной науки. Кроме того, она вообще любила читать биографии замечательных людей, а эта была написана на самом деле замечательно. По крайней мере, по большей своей части, где не попадаются на глаза уравнения чудаковатого вида, хотя, если уж совсем откровенно, они почти не мешают любопытному читателю следить за драматическим развитием исторических событий в науке.

Ладно, давайте скажем прямо и честно: Эми Беллаква с увлечением читала биографию Шрёдингера по той причине, что молодой человек, который недавно поселился прямо над ней, должен был вот-вот защитить свою докторскую по физике. И ей ужасно хотелось заранее основательно подготовиться, чтобы непринужденно завести интересную и приятную для физика беседу, когда они случайно опять столкнутся где-нибудь. В крошечной прачечной в подвале их дома, к примеру, или на той же тесной парковке на его заднем дворе. Дом был совсем небольшой и давно уже не новый, простая кирпичная коробка, отделанная желтоватой штукатуркой. Эми арендовала квартирку на первом этаже, а Джон Артопулос — точно такую же на втором.

Джону было двадцать восемь лет, и он мучался, дописывая диссертацию по теоретической физике, которую ему предстояло защищать в Стэнфордском университете. В средней школе Джон пользовался репутацией чародея в области точных наук, а когда поступил в колледж, ему очень скоро, хотя и довольно случайно, попалась на глаза одна замечательная вещь. Это была вдрызг затрепанная книжица в мягкой обложке под названием «Тридцать лет, которые потрясли физику», написанная человеком по имени Георгий Гамов. Автор оказался весьма известным ученым, и благодаря его популярной книге Джон заболел неизлечимой страстью к физике в ее головоломном теоретическом аспекте. Ему безумно понравился неформальный стиль и восхитили авторские рисунки, но самое потрясающее впечатление осталось от документальных фотографий, иллюстрирующих текст.