Искусственный интеллект

Концепция квантово-компьютерных вычислений является частью физики квантовой информации. Для её изложения требуется язык теории квант, который дополняется определённым арсеналом терминов и понятий, необходимых для описания работы квантового вычислительного средства. Укажем на узловые моменты квантово-компьютерной идеологии.

Исходное понятие - квантовое состояние движения с его отличием от состояния движения (покоя) в классической физике. Как в классической физике, так и в квантовой механике, состояние движения частицы изменяется под воздействием силового фактора, или фактора силового поля. В классике фактор этот представлен в виде функции Гамильтона (или функции Лагранжа). В квантовой механике функция Гамильтона заменяется оператором Гамильтона (гамильтонианом), который действует на волновую функцию. Способ изменения волновой функции во времени описывается уравнением Шредингера.

Говорят, что частица, состояние которой находится под влиянием силового фактора, представленного гамильтонианом, взаимодействует с соответствующим источником силового поля. При этом может случиться так, что источником силового поля выступает частица или античастица того же сорта, что и частица, находящаяся под наблюдением. Тогда у двух таких частиц (их может быть больше двух) появляется общность, позволяющая описывать их единой волновой функцией, т.е. объединять в одной функции состояния обеих частиц. Такие квантовые состояния Э.Шредингер назвал в своё время скрещенными (от нем. Verschrankung - скрещение) [5]. К сожалению, в русском языке стали использовать менее удобную терминологию, в которой фигурируют «перепутанные состояния». Эти издержки перевода на русский язык английского Entanglement, что буквально означает запутанность, затруднительное положение,

внесли немалую путаницу в умы физиков. Более удачным мы считаем термин «сцепленные состояния», который фигурирует в русском переводе книги

Э. Стина [6]. Им мы и будем пользоваться в дальнейшем.

«Сцепленные состояния» - ключевой термин в физике квантовой информации. Такие состояния фигурируют в известном мысленном эксперименте, сформулированном Эйнштейном, Подольским, Розеном в 1935 году. Этот эксперимент рассматривается как выражение своеобразного парадокса, так как в нём обнаруживается, при строгом следовании законам квантовой теории, как раз наличие нелокального влияния одной части сцепленного состояния на другую. Такое влияние проявляется в процессе измерения. Здесь, однако, несколько иначе высвечивается феномен нелокальное™, о котором шла речь в предыдущем параграфе. Но понятием сцепленных состояний удобно пользоваться, поскольку оно позволяет уже непосредственно подключиться к проблематике квантово-компьютерных вычислений.

Квантовый компьютер реализуется посредством фиксированного множества сцепленных частиц, каждая из которых может находиться только в двух состояниях, символизируемых обычно посредством нуля и единицы т.е. тех цифровых элементов, которые используются для двоичного выражения чисел. Количество сцепленных частиц называют обычно квантовым регистром. Каждая ячейка регистра отождествляется с частицей. Регистр квантового компьютера отличается от регистра компьютера классического тем, что в нём фигурирует одновременно суперпозиция всех возможных состояний, реализуемых квантовым регистром, и только при измерении фиксируется в качестве результата наблюдения одно из них. Такая суперпозиция может выполнять вычислительную задачу только при условии, что она подвергается унитарным преобразованиям, т.е. тем преобразованиям, что имеют место при унитарной эволюции системы. (Напомним, что условие унитарности состоит в равенстве единице суммы всех тех вероятностей, которые соотносятся посредством амплитуд вероятности с каждым членом, входящим в квантовую суперпозицию).

В Западной литературе констатируется как уже твёрдо установленный факт, что квантовое зацепление является информационным ресурсом, и в связи с этим ставится задача выявления ответов примерно на такие вопросы:

Может ли Природа, изучаемая физикой, рассматриваться по сути как информационный процессор? И можно ли из этого извлечь пользу?

Может ли классический или квантовый компьютер имитировать все процессы Природы? [6; 45].