Квантовые компьютеры Дживанова А. УП г.

Возникновение идеи квантового компьютера В конце 19 начале 20 века ученые физики установили, что микроскопические части вещества – элементарные частицы ведут себя не так как частицы больших размеров (макроскопические). В честности, был открыт так называемый дуализм фотона. Фотон – элементарная частица в то же время имеет свойства волны, в частности интерферирует с другими фотонами и даже сам с собой. И это экспериментально доказанный факт! Подобным образом ведут себя и другие элементарные частицы – электроны, нейтроны и пр. Схема квантовой интерференции: Фотон попадает на полупрозрачное зеркало, которое с вероятностью 50% отражает или пропускает его. Если электрон вел бы себя как частица, вероятности попадания его на детекторы A и B была бы также 50%. Однако, опыты показывают, что электрон всегда попадает на детектор A и никогда на B. Это происходит потому, что электрон распространяется одновременно по обеим направлениям и в направлении B взаимодействует сам с собой (интерферирует).

Возникновение идеи квантового компьютера Еще одним удивительным свойством микромира стало открытие квантовой запутанности (связанности) элементарных частиц. Оказывается, если в каком-либо процессе образуются две частицы, их характеристики (квантовые числа) зависят друг от друга независимо от расстояния между этими частицами. Это значит, что если у одной частицы изменить какое-либо квантовое число, оно мгновенно изменится и у другой частицы. В последних экспериментах квантовая запутанность частиц наблюдалась на расстоянии более тысячи километров. Явление квантовой запутанности можно интерпретировать как принадлежность запутанных частиц (а можно «запутать» не только две, но и большее количество частиц) к одной нелокальной (не привязанной к определенному месту) системе. Это значит, что существуют процессы в которых расстояние и время не имеет определяющего значения. Следствия этого: мгновенное перемещение в пространстве (телепортация); перемещения во времени как в будущее, так и в прошлое (машина времени).

Возникновение идеи квантового компьютера По мере распространения компьютеров ученые, занимавшиеся квантовыми объектами, пришли к выводу о практической невозможности напрямую рассчитать состояние эволюционирующей системы, состоящей всего лишь из нескольких десятков взаимодействующих частиц. Возникла парадоксальная ситуация: зная уравнение эволюции, зная с достаточной точностью все потенциалы взаимодействия частиц друг с другом и начальное состояние системы, практически невозможно вычислить ее будущее, даже если система состоит лишь из 30 электронов, а в распоряжении имеется суперкомпьютер с оперативной памятью, число битов которой равно числу атомов в видимой области Вселенной! На это, в частности, обратил внимание русский математик Ю. И. Манин, указавший в 1980 году на необходимость разработки теории квантовых вычислительных устройств. В 1980-е годы эту же проблему изучали американский физик П. Бенев, явно показавший, что квантовая система может производить вычисления, а также английский ученый Д. Дойч, теоретически разработавший универсальный квантовый компьютер, превосходящий классический аналог.

Устройство квантового компьютера Основная ячейка квантового компьютера - квантовый бит, или, сокращенно, кубит (q- бит). Это квантовая частица, имеющая два состояния, которые обозначаются 0 и 1 Двум значениям кубика могут соответствовать, например, основное и возбужденное состояния атома, направления вверх и вниз спина атомного ядра, направление тока в сверхпроводящем кольце, два возможных положения электрона в полупроводнике и т.п. В отличие от классического бита, который может находится в одном из двух состояний (0, 1), кубит может иметь так называемую суперпозицию состояний (одновременно находится в состоянии 0 и состоянии 1 и быть связанным с другими кубиками вследствие свойства «запутанности». Регистр из трех битов может хранить только 3 бита информации (например, 101) Регистр из трех кубиков хранит вследствие квантовой запутанности кубиков все восемь возможных состояний трех ячеек:

Устройство квантового компьютера Наиболее впечатляющие результаты получены в экспериментах по квантовым вычислениям методом импульсного ядерного магнитного резонанса в молекулярных жидкостях (ансамблевый квантовый компьютер) В нем кубиками выступают спины (квантовое число) - ядер водорода (протоны) и углерода 13С в молекулах жидкости. Так, в молекуле трихлорэтилена спины ядер двух атомов 13С и одного протона образуют три кубика. Подавая импульсы внешнего переменного магнитного поля на частотах мы селективно управляем квантовой эволюцией любого из этих спинов. Молекула трихлорэтилена – элемент квантового компьютера.

Применение квантового компьютера В настоящее время квантовые компьютеры имеют память измеряемую несколькими кубиками. Если будут созданы квантовые компьютеры (а это может произойти через лет) с количеством кубиков 100 и более, они смогут решать такие задачи, которые невозможно решить с помощью «классических» компьютеров. Так факторизацию большого числа квантовый компьютер произведет за несколько секунд, что сделает возможным «взломать» любой шифр основанный на алгоритме RSA. Квантовый компьютер с кубиками в своей оперативной памяти может содержать или примерно комбинаций нулей и единиц, что значительно превышает возможности самых современных суперкомпьютеров с терабайтами (10 12 ) оперативной памяти.

Квантовый компьютер в нашем головном мозге На первый взгляд, казалось бы, что может быть общего между элементной базой квантового компьютера и эзотерикой (наукой о сверхъестественном)? в головном мозге есть небольшой орган эпифиз, или шишковидное тело. Эпифиз имеет много названий: Третий глаз, аджна-чакра, око вечности, всевидящее око, Глаз Шивы, око мудрости и др. Согласно древним верованиям и традициям, Третий глаз знак богов. Он позволял им лицезреть всю предысторию Вселенной, видеть будущее, беспрепятственно заглядывать в любые уголки мироздания.

Квантовый компьютер в нашем головном мозге В эпифизе содержится содержится мельчайший «песок», о роли которого современной науке не известно практически ничего. Исследования показали, что этого вещества нет у детей примерно до 7 лет, у людей слабоумных и вообще у всех тех, кто страдает теми или иными расстройствами умственной организации. Оккультисты же знают, что этот песок является ключом к духовному сознанию человека. Он служит связующим звеном между сознанием и телом. Этот «песок» содержит в своем составе гидроксиапатит кальция! Именно о нем шла речь, как об одном из самых подходящих «кандидатов» на роль физической основы квантового компьютера! Поразительное совпадение, и, вероятно, не случайное. Объединяя данные по элементной базе квантового компьютера с данными биологии об эпифизе и структуре мозгового песка, можно сделать очень интересное предположение: эпифиз головного мозга является составной частью квантового компьютера в нашей голове, а «мозговой песок» физической основой квантового процессора.

Квантовый компьютер в нашем головном мозге Человек имеет возможность воспользоваться «волшебными» нелокальными свойствами запутанных состояний кубиков своего квантового компьютера. Получается, что все эзотерические практики по своей сути означают, что человек пытается «переключить» свой головной мозг из классического режима в режим квантовый. Занимаясь мистической практикой, он пытается задействовать нелокальный ресурс запутанных состояний и управлять им, делая практически то же самое, к чему стремятся сейчас физики, работая над технической реализацией квантового компьютера!