Пятьдесят лет назад смартфоны показались бы совершенно волшебными компьютерами. Точно так же, как классические компьютеры были почти невообразимы для предыдущих поколений, сегодня мы сталкиваемся с рождением совершенно нового типа вычислений: чего-то настолько мистического, что его можно назвать волшебным. Это квантовые компьютеры. Если слово «квантовый» вам незнакомо, вы не одиноки. Этот очень холодный, маленький, чувствительный и очень странный мир может показаться сомнительной системой, на которой предлагается построить коммерческую вычислительную машину, но это именно то, над чем работают IBM, Google, Rigetti Computing и другие компании.
О природе самой Вселенной многое неизвестно. Именно любопытство, присущее людям, ведущее к поиску ответов на эти вопросы, и движет науку вперед. Мы уже накопили невероятное количество знаний, и успехи двух наших ведущих теорий — квантовой теории поля, описывающей Стандартную модель, и общей теории относительности, описывающей гравитацию — демонстрируют, насколько далеко мы продвинулись в понимании самой реальности.
У каждой области науки есть свой любимый юбилей. У физиков это «Принципы» Ньютона, книга 1687 года, которая ввела законы движения и гравитации. Биологи празднуют дарвиновское «Происхождение видов» (1859 год) и его день рождения (1809). Астрономы отмечают 1543 год, ведь именно тогда Коперник поместил Солнце в центр Солнечной системы. Что касается химии, ни одна причина для празднования не превзойдет появление периодической таблицы элементов, созданной 150 лет назад в марте русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым.
«Из чего сделано пространство-время?», задается вопросом физик Арон Уолл из Стэнфордского института теоретической физики. В течение последних нет физики по-разному пытаются осмыслить загадку пространства-времени, рассматривая его не просто как пустой фон, на котором разворачивается история Вселенной, а скорее как поток квантовой информации, перетекающей из одной точки в другую. Уолл и его коллеги все больше убеждаются, что такое представление пространства-времени может быть ключом к разработке теории, которая сможет объяснить гравитацию с использованием принципов квантовой механики. Об этом физики мечтают еще со времен Альберта Эйнштейна.
Все мы мечтали вернуться назад во времени. У всех было что-то, что можно было сделать правильно, ошибка, которую можно было бы предотвратить, жизнь, которую можно было бы спасти, или кошмар, который хотелось бы развидеть. Казалось бы, вернись ты назад во времени, и все в мире сразу встало бы на свои места. Первая любовь была бы успешной. Биткоины были бы куплены вовремя. Мы пока не знаем, как вернуться назад во времени, и все может идти к тому, что это и вовсе невозможно.
Мэтт Трушейм включает рубильник в темной лаборатории, и мощный зеленый лазер подсвечивает крошечный алмаз, удерживаемый на месте под объективом микроскопа. На экране компьютера появляется изображение, диффузное газовое облако, усеянное яркими зелеными точками. Эти светящиеся точки — крошечные дефекты внутри алмаза, в которых два атома углерода заменены одним атомом олова. Свет лазера, проходя через них, переходит из одного оттенка зеленого в другой.
Гонка в самом разгаре. Ведущие компании мира пытаются создать первый квантовый компьютер, в основе которого лежит технология, давно обещающая ученым помочь в разработке дивных новых материалов, идеальном шифровании данных и точном прогнозировании изменений климата Земли. Такая машина наверняка появится не раньше чем через десять лет, но это не останавливает IBM, Microsoft, Google, Intel и других. Они буквально поштучно выкладывают квантовые биты – или кубиты – на процессорном чипе. Но путь к квантовым вычислениям включает много больше, чем манипуляции с субатомными частицами.
Одна из самых знаменитых кинокартин о путешествиях во времени «Назад в будущее» не в последнюю очередь запомнилась благодаря чертовски стильному автомобилю марки DeLorean. Основной деталью, благодаря которой было возможно совершать временные скачки, был конденсатор потока (Flux Capacitor). И он так и оставался бы лишь фантазией сценаристов Боба Гейла и Роберта Земекиса, если бы группа ученых из Австрии и Швейцарии не создала самый настоящий конденсатор потока, применение которого для перемещений во времени пока под вопросом, но зато он полезен для кое-чего другого.