На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Аманда Гефтер (2014)

Квантовые компьютеры используют преимущество суперпозиции квантовых состояний для быстрого выполнения вычислений, которые обычный компьютер не смог бы выполнить даже за миллиарды лет. В то время как обычный бит информации, который используется в обычных компьютерах, – это либо 0, либо 1, квантовый бит, или кубит, может быть 0, 1 или суперпозиция 0 и 1 одновременно. По мере того как растет число кубитов, стремительно увеличивается количество квантовых состояний, в которых квантовый компьютер находится одновременно. Десять кубитов могут быть одновременно в 1024 состояниях. Двадцать кубитов – более миллиона состояний. Три сотни кубитов могут быть одновременно в большем числе состояний, чем число частиц во Вселенной. Способность квантового компьютера одновременно выполнять так много вычислений одновременно означает, что он может, в принципе, раскладывать большие числа на простые, проводить поиск в больших базах данных за одно мгновение и, вполне возможно, декодировать облако излучения Хокинга. Кого заботит, что крупнейший квантовый компьютер из построенных до сих пор располагал лишь горсткой кубитов? Вопрос состоит в том, сказал Хейден, что измеримо в принципе. Квантовые вычисления – это предел вычислительных возможностей вообще. Если квантовый компьютер не может вычислить что-то, то это невозможно вычислить вообще. Точка.

– Утверждение, сделанное AMPS в их статье, состоит в том, что гипотетически мы можем декодировать излучение и затем нырнуть в черную дыру, – сказал Хейден. – Но в духе принципа дополнительности мы должны исходить из предельных операциональных возможностей… Можно ли провести такую декодировку на квантовом компьютере? И если да, то за какой период времени?

Стоя у доски, Хейден провел ряд вычислений, показывающих, что значит обсчитать излучение Хокинга с помощью последовательных универсальных двухкубитных логических вентилей за данный период времени. И вот его вывод: время декодировки излучения растет экспоненциально.

Это означает, что время, за которое Скруд может декодировать излучение, растет с каждым новым битом информации в геометрической прогрессии. Для черной дыры любого размера к тому моменту, когда он и его квантовый компьютер завершат декодирование, – то есть к тому моменту, когда он сможет выяснить, запутано ли В с R, черная дыра уже успеет испариться и опасность встречи с файерволом исчезнет сама собой.

На следующее утро, до начала совещания, я увидела Хейдена и Харлоу, сидящих на диване перед уравнениями, выписанными на доске. Мне не терпелось спросить Хейдена о его вчерашнем выступлении, которое всю ночь не выходило у меня из головы.

– Просто из того, что вы не можете декодировать информацию, можно ли заключить, что ее не существует? – спросила я. – Я хочу сказать: просто из того, что мы не можем измерить запутанность В с R, выводится ли автоматически, что В не запутано с R?

– Сравните с принципом дополнительности в квантвой механике, – сказал Хейден. – Вы бы могли сказать: просто из того, что невозможно измерить координату и импульс одновременно, еще не следует, что у частицы на самом деле нет координаты и импульса одновременно. А между тем из принципа дополнительности именно это и следует. Может быть, и здесь то же самое.

Это хороший аргумент, подумала я, возвращаясь в конференц-зал. Однако почему, черт возьми, вычислительные возможности должны иметь какую-то связь с тем, что существует на онтологическом уровне. Но это так, и квантовая механика совершенно ясно это доказывает. И все же – почему? Если принять точку зрения Эйнштейна – реальность существует независимо от наблюдения, – то эта логика была бы необъяснима. Был только один способ объяснить, почему то, что мы можем знать, определяет то, что может существовать: реальность принципиально зависит от наблюдателя. И если реальность принципиально зависит от наблюдателя, думала я, то файерволы рассыпаются сами собой.