Знание-сила, 2000 № 10 (880)

С миром, окружающим нас, мы связаны воистину неразрывными узами. Пока мы есмь, есть и он. Когда мы исчезаем, мир принимает совершенно иной облик, повинуясь чужому взгляду. Только мы удерживаем вокруг себя Вселенную такой, как она… Есть? Нет, какой мы ее видим! К концу своей жизни человек становится хранителем целой Вселенной, в которой, вероятнее всего, действуют те же законы, что и в других вселенных, – в мириадах вымышленных и одной истинной. Ее облик неминуемо отличается от остальных своими «корнями» и размахом, подобно тому как любую окружность обособляют от других расположение ее центра и ее радиус.

Недаром физики дали еще одно толкование этому основному положению квантовой механики: для каждого возможного результата имеется своя параллельная Вселенная, в которой некий наблюдатель (возможно, это вы!) видит некий конкретный результат.

Итак, квантовый объект – это своего рода чистый холст, ожидающий появления художника. В нем заключено множество самых разных состояний, одно из которых будет воплощено. Подобные «абсурдные» модели долгое время бытовали лишь в академических кругах, пока наконец в 1994 году Питер Шор из лаборатории Белла не опубликовал свою теорию квантового компьютера. Он показал, что эта машина, например, может с невероятной быстротой отыскивать простые делители очень большого числа. И дело даже не в этом…

Теория Шора туг же стала «вопросом национальной безопасности США», ведь он убедил, что в мире, где существует квантовый компьютер, нет больше тайн.

До сих пор ученые, военные, связисты могли полагаться на секретные коды лишь потому, что противник, пытавшийся расшифровать этот код, затрачивал слишком много времени, подбирая нужный ключ методом проб и ошибок. Так, если длина кодового ключа достигнет 266 бит, то взломщик этого кода, тшась перебрать все варианты, должен совершить больше попыток, чем имеется атомов во Вселенной. Даже самые мощные современные компьютеры потратили бы на эту работу больше времени, чем существует вся Вселенная. Что ж, криптологи могут спать спокойно, пока у противника есть только такие помощники, что последовательно перебирают все возможные варианты.

А вот квантовые компьютеры проявляют невероятные способности. Вместо нулей и единиц они оперируют причудливыми энергетическими состояниями, характерными для микромира, – квантовыми битами, или, сокращенно, q-битами. В отличие от классического бита, q-бит может не только равняться нулю или единице, но и принимать промежуточные значения.

Едва мы начнем решать на квантовом компьютере какую-либо задачу, как его q-биты воплотят сразу все возможные решения. Компьютер будет перебирать все имеющиеся варианты одновременно (!). Он найдет нужное решение, уложившись в считанное число операций. Как заявил еще один сотрудник лаборатории Белла Лав Грувер, подобный компьютер будет незаменим при решении нечетко сформулированных задач. Привычные нам машины теряются при их решении.

Следующий пример, затрагивающий ваши личные, пусть и мнимые интересы, наглядно обрисует разницу между двумя типами компьютеров. Представьте себе, вам сообщили, что в квартире номер 79 лежит банковский чек в миллион фунтов стерлингов, выписанный на ваше имя. Единственное, чего вы не знаете, так это названия города, улицы, страны, где вас давно дожидается ваше счастье. Правда, в вашем распоряжении есть чудесная база данных: в ней упомянуто все, что хранится во всех жилищах нашей планеты. Вот только опять незадача: в вашем распоряжении есть лишь обычный кремниевый компьютер. Он последовательно, город за городом, улица за улицей, дом за домом просматривает все, что хранится в его памяти. Начинается перебор данных: Санкт-Петербург, Уфа, Москва, улица Бирюлевская, Рузская, Широкая, дом 10,15, 20… А ваше богатство покоится где-нибудь в далеком Белу-Оризонти… И через сколько лет педантичная машина отыщет его? Нужно ли оно будет вам тогда? Квантовый компьютер не в пример этому тихоходу, моментально обозрев все варианты, даст вам ответ через считанные секунды.

Известие об алгоритме Шора было сродни разорвавшейся бомбе. «Внезапно на всех проводимых нами конференциях стали появляться люди, которых мы никогда не видели», – вспоминает немецкий физик Герберт Вальтер. Многие из этих посторонних, внезапно возомнивших себя знатоками неизведанной области физики, открыто указывали свое место работы: «National Security Agency». В Национальном агентстве безопасности собрались американские «взломщики кодов», использующие в своих целях самые мощные компьютеры. Вот так спецслужбы США быстро взяли под свое крыло все работы в этой области, поддерживая ученых деньгами и зорко следя за их новейшими достижениями. Естественно, подобный компьютер, моментально выхватывающий из огромной базы данных нужный результат, пригодится и в науке.