(35)

Возвращаясь к идеям о создании практичного квантового компьютера, следует особо выделить важнейшее препятствие на данном пути. Хотя в принципе возможность построения работоспособного устройства такого типа давно уже продемонстрирована, квантовый компьютер с большим числом кубитов – необходимый для решения реальных задач – остается проблемой, чрезвычайно сложной в своем разрешении.

Но показательно, что наиболее остроумные и эффективные решения в этой области удается отыскивать у природы. Именно поэтому, собственно, и укрепляется понемногу мнение, что вселенная сама функционирует как квантовый компьютер. Причем компьютер на редкость надежный и давно реализовавший оптимальные решения для всех сопутствовавших конструированию проблем.

В 1997 году, рассуждая в подобном ключе, Алексей Китаев изобрел новаторскую концепцию под названием «топологический квантовый компьютер» ]5[. Идея родилась, когда Китаев обратил внимание на поразительную стабильность природных квантовых систем, обладающих чем-то вроде естественной устойчивости к шумам. Иначе говоря, чрезвычайно высокая сопротивляемость к разрушению когерентности является по сути дела их врожденной чертой.

Развивая эту идею, Китаев и другие исследователи занялись разработкой такого вычислителя, в котором тонкие квантовые состояния зависят от топологических свойств физической системы. Топологические характеристики, можно напомнить, считаются наиболее устойчивыми свойствами объектов, поскольку не меняются при их плавных деформациях типа растяжения, сжатия и изгибания.

Ну а топологический квантовый компьютер, соответственно, мыслится как выполняющий вычисления на гипотетических нитях, представляющих собой мировые линии движения квантовых частиц в пространстве-времени. Можно считать, что длина такой нити изображает движение частицы во времени, а ее толщина – это физические размеры частицы в пространстве.

Как показали теоретики, если для реализации топологического компьютера берутся квазичастицы особого типа – уже знакомые нам энионы – то можно в строго определенной последовательности перемещать пары соседних частиц друг вокруг друга. Как результат, траектории энионов в пространстве-времени сплетаются в косу, топологическая структура которой и содержит в себе помехоустойчивое квантовое вычисление. То есть конечные состояния частиц, содержащие результаты вычисления, определяются сплетением нитей в косе и не зависят от электрических или магнитных помех...

На этом месте самое время напомнить о двухбранной модели вселенной и о том механизме, с помощью которого там устроена реализация SUSY. Когда браны находятся в фазе максимального схождения, пространство становится плоским, а все частицы превращаются в свою противоположность. Фермионы становятся бозонами, бозоны наоборот фермионами, а в целом получается, что все микрокомпоненты нашего мира в определенном смысле являются энионами.

Более того, в данную модель очень органично вписывается знаменитый теоретический результат Рольфа Ландауэра ]6[, ведущего ученого IBM. Задолго до рождения концепции квантового компьютера, еще в 1961 году Ландауэр продемонстрировал возможность создания такого устройства, в котором вычисления происходят вообще без затрат энергии. Главным условием для работы такой схемы оказалась полная обратимость вычислений или запоминание не только выхода, но и всех входных данных. [79]

Позднее этот результат, конечно же, стал расцениваться как очень важный для развития квантовой теории информации – коль скоро законы квантовой механики обратимы во времени. Теперь же картина складывается так, что идеи Китаева и Ландауэра, судя по всему, в природе давным-давно сведены в единый простой механизм.

Далее будет показано, что топологические косы, тянущиеся во времени за квантовыми частицами – это, похоже, не только реальные объекты. Но и, кроме того, в этих же косах постоянно запоминаются все прежние состояния системы. Что нужно и для обратимости вычислений, и для снижения общих энергозатрат, и много еще для чего.

Для всего, что составляет «душу материи»…

 (Читать далее)

___

[46] Похоже на атмосферу, http://kniganews.org/map/e/01-00/hex46/

[5E] Принцип дуализма Хайда, http://kniganews.org/map/e/01-01/hex5e/

[5F] Принцип неопределенности Гельмгольца, http://kniganews.org/map/e/01-01/hex5f/

[78] Физика информации, http://kniganews.org/map/e/01-11/hex78/

[79] Обратимость с участием разума, http://kniganews.org/map/e/01-11/hex79/

[7A] Когерентность без ошибок, http://kniganews.org/map/e/01-11/hex7a/

ВНЕШНИЕ ССЫЛКИ:

]1[. Wheeler J.A. (1998) "Geons, Black Holes & Quantum Foam: A Life in Physics". New York, W.W. Norton & Company, pp. 63-64.

]2[. Feynman R P (1982) "Simulating physics with computers", Int. J. Theor. Phys. 21 467-488 ; Feynman R P (1986) "Quantum mechanical computers", Found. Phys. 16 507-531.

]3[. Deutsch D (1985) "Quantum theory, the Church-Turing principle and the universal quantum computer", Proc.Roy. Soc. Lond. A 400 97-117

]4[. Shannon С., "Scientific Aspects of Juggling" . In "Claude Elwood Shannon: Collected Papers". Eds. N.J.A. Sloane and A. D. Wyner. IEEE Press (1993)

]5[. Kitaev A. Yu. (1997) "Fault-tolerant quantum computation by anyons". arXiv: quant-ph/9707021

]6[. R. Landauer (1961) «Irreversibility and heat generation in the computing process,» IBM Journal of Research and Development, vol. 5, pp. 183-191, 1961

___