Квантовый бит сосчитан!

Квантовый бит сосчитан!

Некоторое время назад в печати появились непонятные большинству людей сообщения о том, что российские учёные измерили кубит. Это и в самом деле большой шаг в большой науке. И он стоит того, чтобы рассказать о нём подробнее.

Начнём с того, что кубит, или Q-бит, это не что иное, как квантовый бит. Бит - это единица информации. Ноль или единица. Получая информацию в один бит, мы уменьшаем наше незнание о чём-либо (неопределённость) в два раза.

Размеры компьютерного мозга, сделанного поначалу из электронных ламп, затем транзисторов, микросхем, а в настоящее время из миниатюрных "чипов", постоянно уменьшались на протяжении многих десятилетий. И, наконец, учёные и технологи дошли до границ квантового мира. А здесь уже царят иные, не классические, а вероятностные квантовые законы.

В отличие от классических битов, способных принимать только значения ноль и один, кубит (квантовый бит) принимает бесконечное множество состояний, каждое из которых представляет собой «смесь» или суперпозицию двух основных (они тоже обозначаются 0 и 1). Суперпозиция задаётся парой комплексных чисел, каждое из которых характеризует вероятность обнаружения кубита в одном из двух основных состояний.

Что такое комплексные числа? Каждое такое число состоит из привычного нам действительного числа и числа мнимого, обозначающего поворот в квантовом пространстве. Комплексные числа помогают определить вероятность нахождения кубита в том или ином уголке квантового мира.

Учёные из Российского квантового центра (РКЦ) и Лаборатории сверхпроводящих метаматериалов МИСиС под руководством профессора Алексея Устинова впервые в России произвели измерение кубита.

Кубит представлял собой металлическое кольцо диаметром несколько микрон с разрезами, напылённое на полупроводник. Кольцо было охлаждено до сверхнизких температур, при которых оно стало сверхпроводимым. Если ток, протекающий по кольцу, шёл по часовой стрелке, то это считалось единицей. Если против, то нулём.

Через кольцо пропустили микроволновое излучение и измеряли сдвиг по фазе после прохождения излучения через кольцо. Оказалось, что вся эта система может находиться как в двух основных, так и смешанном состоянии. То есть действительно является кубитом.

Зарубежные учёные, среди которых лидируют американцы и японцы, смогли добиться похожих результатов. Всё это приближает тот момент, когда будут созданы квантовые компьютеры. Они будут настолько миниатюрнее, а главное – настолько быстрее, чем самые мощные нынешние компьютеры, что невозможно даже предсказать, какой переворот в науке и технике нас ожидает.

И это не столько радует, сколько пугает. Мы уже столкнулись с оборотной стороной технического прогресса, когда развитие информационных технологий практически лишило человека личной жизни, создало техническую возможность для тотального шпионажа и сократило де-факто территорию реальной демократии. Когда Большой Брат может при желании узнать о любом из нас всё, что пожелает, становится как-то неуютно. Хочется спрятаться от вездесущих электронных систем, отслеживающих каждый компьютерный клик интернет-пользователя, и электронных глаз, спрятанных в самых укромных местах.

Только что разразилась очередная скандальная сенсация. Некий американец внезапно обнаружил, что его собственный смарт-телевизор компании LG шпионит за ним. Телевизор автоматически, по умолчанию отправляет компании-производителю все данные не только о просмотренных пользователем телеканалах, но и о сайтах, открытых на подключённом к телевизору компьютере. Оказалось, что в заводских настройках телевизора включена опция такой слежки, которую не всякий заметит и догадается отключить.

В принципе компания-производитель может предусмотреть и скрытую опцию тайной видеосъёмки владельца телевизора и передачи этого видео заинтересованным спецслужбам, да и вообще кому угодно.

Пресловутые очки «дополненной реальности Гугл-гласс» запрещены во многих странах, поскольку они являются идеальным инструментом скрытой слежки и съёмки.

Если все эти электронные шпионские гаджеты будут исполнены на сверхмощных квантовых чипах, то они станут невидимы и неуловимы.

Возможно, мировые элиты такому повороту событий будут даже рады. Но есть и ещё одно обстоятельство. Для квантовых компьютеров не будет тайн. Они в считаные секунды будут расшифровывать любой секретный дипломатический документ. Человечество сможет прочитать надписи на языке древних этрусков, это порадует историков и археологов.

Но для спецслужб настанут чёрные дни. Квантовые компьютеры легко и непринуждённо взломают любой код. Хоть да Винчи, хоть Пентагона. Любой грамотный хакер сможет дать команду на взлёт ядерным ракетам или взорвать атомный реактор.

Ну и зачем создавать такое оружие Апокалипcиса, спросите вы. А уже никто не может дать по тормозам и остановить исследования в этой области. Вся надежда на то, что кто-то первый создаст квантовый компьютер и сможет как-то заблокировать исследования конкурентов. Такая же ситуация была и во время атомной гонки.

Началась очередная гонка вооружений, на этот раз квантовых. Человечество быстро приближается к новой технологической западне, и каждый надеется в неё не попасть. Что и говорить – миром движет энергия заблуждений. И дай Бог, чтобы на этом пути мы не свалились в собственноручно вырытую пропасть.