Програмуючи Всесвіт. Космос – квантовий комп’ютер. Сет Ллойд

першокурсників МТІ курс інформатики та ентропії. Метою курсу, як і цієї книжки, є розкриття фундаментальної ролі, яку інформація відіграє у Всесвіті. П’ятдесят років тому першокурсники МТІ отримували повний обсяг знань про двигуни внутрішнього згоряння, зубчаті механізми, важелі, трансмісії та шківи. Двадцять п’ять років тому вони отримували повний обсяг знань про вакуумні трубки, транзистори, аматорський радіозв’язок. Тепер вони отримують по зав’язку забитий обсяг знань про комп’ютери, дисководи, оптоволокна, смуги частот і коди стиснення музики та зображення. Їхні попередники жили у світах, де панували механічні та електричні технології; сьогоднішні першокурсники походять зі світу, в якому панує інформація. Їхні попередники вже багато знали про силу та енергію, напругу та заряд; сьогоднішні першокурсники знають багато про біти і байти. Мої першокурсники вже стільки знають про інформаційні технології, що їх можна навчати предметів, які до того можна було викладати студентам-випускникам, – як-от та ж квантова механіка. (Мої старші колеги з факультету машинобудування скаржаться, що нові першокурсники ніколи не користувалися викруткою. Це неправда. Щонайменше половина з них користувалися викруткою, щоб інсталювати більше пам’яті у свої комп’ютери.)

      У межах дослідницького проекту, підтриманого Національним науковим фондом, я організував заняття, щоб навчити першо- та другокласників того, яким чином інформація обробляється в мікроскопічному масштабі. Шести- й семирічні діти сьогодні також озброєні лячно глибокими всебічними знаннями про комп’ютери. У них також немає проблем з отриманням знань про біти і байти. Тоді я попросив зіграти в гру, в якій кожен учень представлятиме атом у квантовому комп’ютері, і вони це зробили з великою готовністю й точністю.

      Проте ті з нас, хто доріс до сучасної революції в обробці інформації, цінують розмаїття та значущість інформації не менше, ніж молодше покоління. Не має значення, старий ви чи молодий – коли ви закінчите читати цю книжку, ви знатимете, як попросити атоми виконати прості обчислення, застосовуючи машини, що існують у всьому світі, і граматику мови природи.

Революції в обробці інформації

      В історичній ретроспективі глибинна здатність Всесвіту обробляти інформацію переросла в ряд революцій в обробці інформації. Зараз ми перебуваємо в центрі такої революції, що її рухає швидкий темп розвитку електронно-обчислювальних технологій, утілений законом Мура. Квантові комп’ютери становлять передовий загін цієї революції. Та хоч яка захоплива і бурхлива наша революція в обробці інформації, вона не є ані першою, ані найвидатнішою.

      Видатною революцією було винайдення нуля. Число нуль винайшли давні вавилоняни й передали світу через арабів. Завдяки використанню нуля для подання чисел, кратних десяти (10, 100, 1000 і т. д.), наша арабська цифрова система відрізняється від подібної системи римлян, які використовували відмінні символи для чисел, кратних 10