Журнал "Вокруг Света" №8 за 2005 года
Шрифт:
Кстати, в некоторых случаях «хрупкость» квантового состояния системы может оказаться весьма ценным свойством. Особенно для представителей спецслужб и других структур, курирующих каналы секретной связи, которая на сегодняшний день далеко не идеальна. Код можно подслушать, метод шифрования — украсть, передаваемые сигналы — записать и со временем расшифровать.
Если же удастся построить квантовый компьютер, способный выполнять разложение больших чисел на простые множители с помощью алгоритма Шора, защита информации в подавляющем большинстве современных секретных систем будет вообще ненадежной. Квантовый мир может дать и средство
Как оказалось, абсолютно секретную связь вполне реально создать, используя квантовые способы передачи информации. К примеру, чтобы «подслушать» шифровку, передающуюся отдельными фотонами (квантами) через оптоволокно, необходимо каждый квант поймать, измерить его состояние и только затем вновь послать адресату. Вся беда в том, что проделать эти манипуляции без нарушения состояния отдельных квантов и квантовой системы в целом невозможно. Такие системы связи позволяют безопасным способом осуществлять передачу секретного ключа практически на неограниченные расстояния. Они уже выпускаются и используются для нужд спецслужб при наземной передаче информации, вскоре планируется их вывод в космос для создания системы глобальной секретности.
Но вернемся к когерентности. Для того чтобы квантовый компьютер работал бесперебойно, необходимо научиться поддерживать в нем определенные квантовые состояния и следить за тем, чтобы неконтролируемые воздействия со стороны окружающего мира не нарушали процесс квантовых вычислений. Исключительно чувствительны к подобным процессам сцепленные состояния кубитов, так как одно-единственное воздействие на любой из них может разрушить все состояние квантового регистра. Поскольку сбои, связанные с непредсказуемым изменением состояния бита, присущи любому вычислительному устройству, нужно постоянно проводить коррекцию ошибок, которая позволяет существенно продлить время работы квантовой системы. Накопились ошибки — почистили.
Классическая коррекция ошибок основывается на введении дополнительных «контрольных» битов (например, бита четности) и на регулярной проверке состояния этих битов в процессе вычислений. Однако есть и другой способ, основанный на избыточном кодировании исходной информации. К примеру, вместо одного кубита можно использовать три. В этом случае обработку информации строят таким образом, чтобы в процессе выполнения логических операций все три кубита изменялись одинаково. Нарушение когерентности может привести к изменению состояния одного из них. Поэтому для поиска возможных ошибок выясняют, находятся ли все три кубита в одинаковом состоянии, не определяя при этом самих состояний. При выявлении ошибки ее легко исправить, изменяя «неправильное» состояние.
Понятно, что квантовая коррекция требует значительного дублирования информации и как следствие — увеличения оперативной емкости квантовой системы.
Когда же действительно войдут в нашу жизнь квантовые компьютеры и нужно ли нам это в решении повседневных задач? Некоторые специалисты считают, что если проблему создания квантовых компьютеров решать не в отдельных исследовательских лабораториях, а на государственном уровне, как решали в свое время вопросы космонавтики, атомной энергетики и микроэлектроники, то на это уйдет около четверти века.
Что касается применения, то на первых порах квантовый компьютер мог бы стать составной частью суперкомпьютера, как некий
Некоторые ученые полагают, что мечта о появлении квантовых компьютеров сможет осуществиться лишь при определенных прорывах в физике и технике эксперимента, когда квантовый мир станет более понятным людям. Однако вне зависимости от того, будет построен квантовый компьютер или нет, квантовые вычисления уже заняли свое место в информатике и математике, а опыт работы с отдельными атомами существенно обогатил возможности экспериментальной физики, химии и инженерии.
Светлана Беляева, Василий Тарасов, кандидат физико-математических наук
Досье: Стойкий символ столицы
Пожар, случившийся 27 августа 2000 года на главной башне страны, стал настоящей катастрофой не только для москвичей: огонь уничтожал не просто гениальное сооружение, горел символ современной столицы. Непонятное слово «фидер», из-за искры в котором якобы начался пожар, тогда выучили многие. Оно стало восприниматься так же эпохально, как некогда «ваучер» или «дефолт». Тогда по многим прогнозам и новостным сводкам прошли сообщения о том, что телебашня вот-вот должна рухнуть. Но она выстояла, и сегодня, в общем-то, может жить и продолжать обновляться даже за счет туризма. Вот только комиссия по пожарной безопасности не дает разрешения на посещение башни.
27 августа 2000 года было выходным днем. В экскурсионном корпусе Останкинской телебашни к кассам тянулась длинная очередь. Скоростные лифты поднимали людей на смотровую площадку, откуда открывался красивейший вид на Москву. В ресторане «Седьмое небо» официанты разносили заказы, играла музыка. Все шло, как обычно, пока в 15.00 на высоте около 400 метров из башни не вырвались клубы черного дыма. Находящиеся внутри их какое-то время не замечали…
Когда сработала сигнализация, к месту происшествия с разных концов города устремились пожарные машины. В 15.20 пожарные и сотрудники начали выводить из башни посетителей: так быстро и слаженно, что люди даже не успели испугаться. Тем временем огонь, раздуваемый ветром, спускался по полому стволу башни все ниже. В 16.20 один за другим начали прекращать вещание центральные телеканалы. Работал только РТР, в выпуске которого в 17.30 прошла первая информация о пожаре. Потом перестал работать и он. В 18.20 в Останкино прибыл министр по чрезвычайным ситуациям Сергей Шойгу и милиция начала оттеснять толпу любопытных от ограды комплекса. Уже боялись, что башня может рухнуть.