Читать «Журнал «Компьютерра» № 10 от 14 марта 2006 года» онлайн - страница 37

Установка, созданная в Иллинойском университете, действительно носит сугубо демонстрационный характер и не может быть масштабирована для поиска информации в более крупных базах данных. Однако сконструировавшие ее ученые полагают, что подобного рода квантовые трюки могут сокращать число ошибок в крупномасштабных квантовых вычислениях. Они применимы не только в оптических квантовых компьютерах, но и при любой иной физической реализации кубитов — например, с помощью ионов или полупроводниковых квантовых точек. И уже этим они представляются полезными, поскольку любая технология, сокращающая ошибки, увеличивает шансы на скорейшее создание полноценного квантового компьютера.

Искусство видеть в темноте

Очень странный на первый взгляд механизм «квантового допроса» или квантовых оптических измерений «без взаимодействия» с измеряемым объектом на самом деле не очень сложен, по крайней мере в принципе. Его идею легче всего понять на простейшем мысленном эксперименте, предложенном в 1993 году Авшаломом Элитзуром и Львом Вайдманом (Avshalom C. Elitzur, Lev Vaidman), который получил известность как парадокс проверки бомбы.

Предположим, что в некотором абсолютно темном помещении может быть заложена сверхчувствительная бомба, которая взрывается при поглощении единственного фотона. И нам надо выяснить, есть ли она там на самом деле. У классического сапера нет никаких шансов. При любой попытке что-то увидеть фотон попадет в бомбу, и она взорвется.

Но у «квантового сапера» некоторый шанс есть. Для проверки наличия бомбы нужно взять простейший интерферометр Маха-Цендера (того самого Маха, философию которого критиковал в свое время Ленин). Интерферометр состоит из пары полупрозрачных (A и D) и пары обычных зеркал (B и С). Если его плечи одинаковы, то при отсутствии бомбы фотоны, запущенные слева в зеркало A, будет регистрировать только правый детектор D2, поскольку из-за интерференции волн света они полностью потушат друг друга и не попадут в верхний детектор D1. Причем такая интерференция наблюдается, даже если фотон лишь один, как это ни кажется парадоксальным.

А что произойдет, если бомба есть? С вероятностью 50% фотон отразится от первого полупрозрачного зеркала вверх, попадет в бомбу, и она взорвется. Ну что ж, саперу не повезло. Но с той же вероятностью фотон полетит по нижнему плечу интерферометра, и тогда у нас есть два варианта. Либо фотон отразится от последнего зеркала и попадет в детектор D2, и мы ничего не сможем сказать о наличии или отсутствии бомбы. Придется пробовать еще раз. Но если нам повезет, то фотон будет пропущен последним зеркалом и попадет в детектор D1, и тогда мы с уверенностью сможем сказать, что бомба есть, поскольку если бы бомбы не было, то из-за интерференции в этот детектор ничего бы не попало. Шансы на удачу невелики, всего 25%, но это все же лучше, чем ничего.