Агниджо Банерджи - Эта странная математика. На краю бесконечности и за ним

Предположим, нам нужно передать случайный бит для использования в “одноразовом блокноте”. Мы пропускаем фотон через ортогональный или диагональный фильтр (выбор произволен), а затем записываем, как он был поляризован – вертикально или горизонтально. То же просим сделать и получателя. Получатель сообщает нам, какой фильтр использовал он, а мы уточняем, какой использовали сами. Если они совпадают, то переданный бит можно в дальнейшем использовать в “одноразовом блокноте”. Если нет, бит удаляется, а процесс повторяется. Злоумышленник не сумеет узнать, какой из фильтров был использован, пока фотон не пройдет через всю систему и его уже нельзя будет измерить. Более того, поскольку измерение поляризации способно ее изменить, мы можем, собрав достаточно битов, сравнить небольшую их часть, а после этого удалить. Если совпадение полное, канал связи считается защищенным, а значит, остальные биты можно безопасно использовать в “одноразовом блокноте”. Если же нет, мы поймем, что нас пытаются подслушать, и в этом случае все переданные биты отбраковываются. Таким образом, квантовая криптография не только защищает “одноразовый блокнот” от злоумышленников, но и делает то, что не под силу традиционной криптографии, – выявляет саму попытку перехвата данных.

Область квантовых вычислений развивается очень динамично. В 2017 году физики из Университета Сассекса обнародовали проект создания крупномасштабных квантовых компьютеров, сделав его доступным для всех. В этом проекте разъясняется, как избежать декогеренции – проблемы, которая до тех пор мешала ученым создать в лабораторных условиях устройство более чем на 10–15 кубитов. Также там приводится описание конкретных технологий, которые позволят сделать реальностью мощные квантовые компьютеры с гораздо большим числом кубитов. Среди таких технологий: использование в качестве кубитов ионов (заряженных атомов), захваченных в специальные ловушки, при комнатной температуре; передача ионов из одного модуля системы в другой при помощи электрических полей; а также применение логических вентилей, контролируемых микроволнами и изменением напряжения. Для начала ученые из Университета Сассекса собираются построить небольшой прототип квантового компьютера. Тем временем Google, Microsoft и множество различных стартапов, таких как IonQ , разрабатывают собственные схемы, основанные на захвате ионов в ловушки, использовании явления сверхпроводимости и (в случае с Microsoft ) на концепции топологических квантовых вычислений. Компания IBM объявила о своих планах “через несколько лет” вывести на рынок квантовый компьютер на 50 кубитов, а ученые уже заглядывают дальше, предвидя то время, когда реальностью станут машины на миллионы, а то и на миллиарды кубитов [25] Пока самый большой квантовый компьютер оперирует 53 кубитами. Он построен IBM. – Прим. науч. ред . .

Будь Тьюринг жив сегодня, он бы наверняка принял самое активное участие в современных разработках в области вычислений, включая, весьма вероятно, и теоретические исследования в сфере квантовых компьютеров. Его работе не мешала бы первобытная нетерпимость к людям иной сексуальной ориентации, господствовавшая тогда и определенно поспособствовавшая его преждевременной смерти. Но неизменными остались бы понятия алгоритмов и универсальных вычислений, в становлении и развитии которых сыграла такую важную роль изобретенная им машина, удивительная по своей оригинальности и простоте.

Музыка в своей основе математична. Математику часто называют универсальным языком, который можно использовать для установления контакта с разумными существами из других миров. Но и музыке присуща та же универсальность, и кстати, мы уже отправили образцы земной музыки к звездам в надежде, что тамошние обитатели услышат ее и поймут что-то о существах, сотворивших ее.

Космический зонд “Вояджер-1”, запущенный 5 сентября 1977 года, недавно стал первым из созданных человеком объектов, вышедших в межзвездное пространство. Пролетев мимо Юпитера и Сатурна, он устремился к границам Солнечной системы и в 2012 году пересек гелиопаузу – границу, где заканчивается действие магнитного поля Солнца и начинается влияние общегалактического магнитного поля. “Вояджер-2”, запущенный в том же году, также направляется к звездам, но в другом направлении. Оба аппарата-близнеца остаются в контакте с Землей и отправляют домой данные о результатах немногочисленных научных экспериментов, на проведение которых пока хватает истощающихся запасов энергии; но ни один из них в обозримом будущем не приблизится к другой звездной системе. Скорость их так мала по сравнению с гигантскими межзвездными расстояниями, что им понадобились бы десятки тысяч лет, чтобы долететь даже до ближайшей звезды, Проксимы Центавра, и то только при условии, что они направлялись бы к ней по прямой траектории (а это не так).