Научные материалы в Интернете создают какое-то гнетущее, беспросветное впечатление. Особенно это касается материалов по квантовому мировоззрению.
Они очевидно утомляют не только меня, но и многих других. Так, например, ушел с поля науки Гордон. Видно на роликах, с какой тоской в глазах он слушает ученого, который с каким-то натужным упорством объясняет явление суперпозиции. Он видит, что ученый не понимает этого, не чувствует этого события, да оно ему и не нужно как природное явление. Для него суперпозиция нужна только для того, чтобы объяснить какое-то явление то же не понятное ему, например квантовый, компьютер. Видно, что рассказчик не понимает философии обычного компьютера, а тщится через суперпозицию объяснить принципы построения квантового компьютера. Мало того почти невозможно найти ни одного толкового комментария к этим материалам. Ругани и оскорблений сколько угодно, а вот дельного маловато. Хотя есть и такие: вот-вот сейчас я ухвачу смысл этой суперпозиции. Еще чуть-чуть и объект проясниться, выплывет как из тумана. Но ничего не происходит и все исчезает, как химера. В общем, не удалось Гордону донести науку в массы. Он прикрыл эту лавочку. Да и многим другим все это не по душе. Хочется понять, что это такое, но не получается.
Действительно, как можно понять этого “кота Шредингера”? Кто находится в суперпозиции: кот или наблюдатель? Или они оба находятся в суперпозиции? Или кот находится в суперпозиции, потому что есть наблюдатель? Нет наблюдателя и для физических объектов нет никакой суперпозиции. Кот понимает, что он жив, если он не болен так, что чувствует: вот сейчас помру. Если для смерти кота требуется разрушения от яда, например, 100 клеток печени, когда он умрет точно, то разрушение 20 или 77 клеток печени дает нам возможность говорить, что кот умрет с вероятностью в 20 или 77 процентов. Ящик, в котором находится кот, тоже знает, жив кот или нет, пока от кота поступают на его стенки тепловые фотоны определенной энергии или пока кот его царапает. Но вот появляется Шредингер и говорит, что мы не можем сказать, жив кот или мертв. А почему не можем сказать? Да потому, что не знаем, распался ли этот злополучный элемент или нет? А почему не знаем об этом? Да потому что у нас нет ни малейшего понятия о том, как устроен данный элемент, не смотря на чудеснейшую волновую функцию того же Шредингера. Мало того не обязательно устраивать этот спектакль с распадом, а достаточно кота не кормить и уже через несколько дней кот окажется в суперпозиции: может жив или уже отдал Богу душу.
Ну, хорошо. Сидит кот Шредингера в ящике с ядом – все, что полагается, находиться в суперпозиции. Я открыл ящик и вижу, что кот здравствует. Согласно данной науке суперпозиция исчезла. Кот жив с достоверностью единицы. Я закрыл ящик. Что произошло? Ответ должен быть один: снова возникла суперпозиция, другой ответ нелепица. Через некоторое время я снова открыл ящик и вижу бездыханного кота. Суперпозиция исчезла: кот жив с достоверностью 0, то есть мертв. Я снова закрыл ящик. Думаю, никакой Шредингер не будет утверждать, что кот находится одновременно в двух состояниях одновременно: жив и мертв. То есть интересное дело: на живого кота суперпозиция распространяется, а на дохлого кота, увы, нет.
Конечно, такие ученые изворотливые и он может сказать, что кот перешел в другую суперпозицию: я не могу сказать разложился кот полностью или только частично, либо съели его крысы или нет. То есть простор для творчества существует, и хлеб с маслом у такого ученого будет. Здесь не допускается никакая суперпозиция: получу я свою зарплату или нет. За зарплатой я веду четкое наблюдение и не даю ей нырнуть в суперпозицию.
Это крайние и наблюдаемые состояния суперпозиции. Они относятся к одному и тому же объекту, например, электрону. А точнее ко всем объектам микромира. К объектам макромира это явление можно применять с определенными оговорками, как мы видели по коту. То есть для макромира состояние суперпозиции не является законом, а вот для микромира ученые полагают – это закон. Если допустить, что это предположение верно, то встает вопрос, а с какого места начинает работать закон суперпозиции? С клетки, с молекулы, с атома, с частицы? Молекула воды подчиняется закону суперпозиции полностью или нет?
Вот как ученые рассматривают явление суперпозиции:
“В качестве ячейки памяти квантового компьютера используется частица – атом или электрон. Такую единицу квантовой информации называют кубитом. Возможные состояния частицы назовем |0> и |1>, что отвечает двум возможным значениям ее спина. Но в квантовой механике все сложнее, чем в обычной, и частица способна находиться в двух состояниях одновременно, причем в каждом из них – с какой-то вероятностью. Поэтому ближайший аналог кубита – вовсе не бит, а вектор на плоскости. В этом сравнении скрыта природа удивительной производительности квантовых компьютеров – ведь возможных состояний у бита всего два, а возможных направлений вектора – множество. При добавлении в систему новых кубитов размерность пространства возможных состояний растет экспоненциально, а итоговый результат вычислительной операции над такой системой содержит в себе распределение вероятностей каждого из возможных ответов. Отсюда возникает параллелизм – мы проводим вычисления не для конкретного состояния системы, а для всех ее возможных состояний сразу”. Это я прочел в сети.
Так что, как видите, атом может находиться в суперпозиции. И это должно быть так, ибо как утверждает, например, академик Гершейн С.С. в своих лекциях на You-Tube, суперпозиция – это один из основных законов квантовой механики. Это убеждение ему через рукопожатие передал Нильс Бор, высказавший гениальнейшую мысль, что движущийся по определенной орбите электрон в атоме ничего не излучает. Но стоит ему чуть-чуть сдвинуться с орбиты и он тут же засветится. Это достойно суперпозиции.
В общем, продвигаясь от атома к молекуле, клетке, тканям и так далее мы дойдем, что некоторые атомы в неживом коте окажутся в суперпозиции, а весь кот – нет. Хоть тряси ящик, хоть переворачивай, что не делай, но если положил в ящик мертвого кота, то он и будет мертвый. Можно, конечно, для достоверности послать за живой водой, да она в суперпозиции, то ли она есть, то ли ее нет, либо она мертвая и живая одновременно с различной вероятностью. Наверное, наша вода такая и есть.
С электроном проще – у него два очевидных состояния в виде спина. Спин вверх и спин вниз. Это мы наблюдаем по поляризации света. И удивительное третье состояние, точнее бесконечное множество состояний, в виде так называемой суперпозиции. Эти состояния мы не можем никак видеть или получить их в физическом виде и даже спрашивать о них не корректно, ибо в этом заключается таинство и мудрость квантовой механики. В математике пожалуйста: написал аx+ibyи вот Вам состояние. Как раз именно здесь спин вверх с вероятностью а, а спин вниз этого же электрона в этом месте с вероятностью b. Изменяйте параметры и переменные и получите плоскость состояний, а вот в природе отыскать эти состояния не получается. Главное таких плоскостей состояний можно получить достаточно много. Каждый кубит добавляет свою плоскость в массив состояний,
Представляете себе: каждый кубит (подобие одного двоичного) в виде разряда памяти. Состояний такого кубита не мега, не тера, не фемто, а много, много больше. То есть этим кубитом можно закодировать все на свете. Хотите – 0, есть 0. Хотите запомнить 1, тоже можно. Желаете записать в него 782 – никаких проблем. Может быть, Вам хотелось бы на этом кубите хранить свое фото? Вот оно: фото “Я” расположено по адресу 568 + i66778. Считывайте его и пересылайте своей любимой, а она уж точно расположить его в переднем углу по адресу 1+i1.
А уж выбираться из лабиринта или извлекать корни на таком компьютере одно удовольствие: и быстро и как угодно точно. Действительно, какое бы не было большое число, хоть в миллиард знаков, значение его корня можно записать в данном кубите. Естественно, что это должно быть только одно значение в данном случае. Каковы бы не были диковинные законы квантовой механики, ни один академик не осмелится в один и тот же кубит сразу записать всевозможные числа. Мы же не знаем корень, какой степени, и из какого числа, и с какой точностью мы будем извлекать. Попробуйте записать все результаты извлечения квадратного корня из числа 3. Да еще в один кубит. Сложно, но если хочется, то можно. Хорошо, пусть записали. А теперь проведем “…вычисления не для конкретного состояния системы, а для всех ее возможных состояний сразу”. А что нам тут вычислять? Мы и так знаем, что этот кубит содержит искомый ответ. Ах, мы не знаем, какое именно состояние системы соответствует искомому ответу. Ну, тогда давайте проведем вычисление конкретного состояния системы, которое соответствует данному результату. У попа была собака, он ее любил…
Даже если Вы и проведете все вычисления сразу, то среди них надо выбрать требуемое. Попытайтесь из ящика яблок выбрать яблоко заданного размера, если размеры примерно одинаковы. Это чуть меньше, то чуть больше и так далее. Без инструмента не обойтись.
Если не сходить с ума и не апеллировать к тому, что квантовая механика штука тонкая и она позволяет состояться таким событиям, которые не подвержены осмыслению, то мы должны признать, что в каждый момент времени в один разряд мы можем записать только одно значение. Можно записать и два числа в один кубит, но тогда надо знать адреса этих чисел, а иначе сразу получается их сумма. Заметим, что в природе так и получается, но мы (рассуждающие о суперпозиции) этого пока не знаем. Конечно, мы можем точно не знать, что мы туда записали. Это наша мудрость.
Все равно для любого компьютера требуется не один разряд, а больше. Чтобы сложить два числа надо иметь, как минимум, два разряда. Эти числа могут быть и малыми и большими, но для каждого свой разряд. Естественно, что для подбора результата извлечения корня квадратного из числа 3 определенной точности требуется практически бесконечное число разрядов. Если мы учтем, что каждый кубит находится в суперпозиции, то есть пока не сосчитаем его значение, то и не знаем, что в нем хранится, то скорость работы данного компьютера за счет параллельности может быть потеряна за счет сравнения или апробирования этих результатов вычислений.
Кроме того с явлением суперпозиции происходят еще такие не совсем приятные вещи. Если у электрона два понятных состояния
в виде спина, то о каких состояниях атома идет речь, особенно атома cбольшим числом электронов? Об всевозможных положениях атома в пространстве? О взаимном расположении в нем электронов? О том, излучил ли какой-то электрон данного атома какой-либо фотон? И если излучил, то какой фотон? Или, может быть, сам атом находится в суперпозиции: то ли он есть, то ли его нет?
Но ведь суперпозиция должна быть всеобъемлющей хотя бы в микромире. Значит, атом находится в суперпозиции, но и его составляющие протоны, нейтроны и электроны тоже должны находиться в суперпозиции. То есть неизвестно где. Да и в самих протонах кварки и сам субстрат (поле), в котором находятся кварки, должны находиться в суперпозиции.
Какой же может быть построен на такой идеологии компьютер? Да ни какой. Попытайтесь в него ввести какие-нибудь данные. То же самое число, из которого Вы будете параллельным путем извлекать корень той или иной степени. Но даже сам алгоритм извлечения должен где-то точно храниться. И каждый шаг этого алгоритма должен считываться не с какой-то вероятностью, а с вероятностью 1 и без разрушения этого состояния, ибо цикл может повториться множество раз. И считывание это будет происходить по определенным каналам, к которым могут подсоединяться различные шпионы, от которых нам надо защищаться. И защита должна идти по пути защиты информации от разрушения, то есть держать все время систему в суперпозиции, и от воровства как такового.
В заключение можно сказать, что если руководствоваться принципами суперпозиции, которые излагаются примерно так:
“Основное отличие принципа суперпозиции в квантовой теории от его классического аналога в том, что состояния, которые «накладываются» друг на друга в квантовой теории, — это альтернативные, взаимоисключающие состояния, когда одно из них полностью отрицает другое. Если мы находимся где-то в одном месте, значит, в другом месте нас нет — это подсказывает здравый смысл. Но в квантовой теории складываются именно такие взаимоисключающие состояния, и система может находиться в таких состояниях одновременно!”, то со здравым смыслом придется расставаться на каждом шаге работы квантового компьютера от ввода информации до поставки ее потребителю в обработанном виде.
К сожалению, кому-то убедить кого-то в наличии или отсутствии явления суперпозиции это все равно, что убедить кого-то или наоборот разубедить в наличии или отсутствии Бога или Аллаха. Это проблема очень сложная. Здесь нужен авторитет или сила или время, когда все узнается по кусочкам.
