На что похоже будущее? Даже ученые не могут предсказать… или могут?

Несмотря на всю свою экзотичность, суперпозиция далеко не самое странное из того, что изучает квантовая физика! Существует еще один феномен — квантовая запутанность, — который представляется даже более диковинным. Более того, корректно объяснить, в чем он заключается, не прибегая к математическим уравнениям, просто невозможно. Но давайте все-таки попробуем предельно просто сформулировать его суть. Существует возможность связать друг с другом два квантовых объекта (например, два атома) таким образом, чтобы любое воздействие на один из них мгновенно отражалось на втором, даже несмотря на большое расстояние между ними и невозможность непосредственного взаимодействия. Эта особенность квантовой физики совершенно не устраивала Эйнштейна, который называл ее призрачной и предлагал провести опровергающие эксперименты. Вот уже 60 лет физики занимаются проведением таких экспериментов, постоянно совершенствуя свои подходы и стараясь использовать все возможные лазейки, которые только могут прийти им в голову. Однако результат всегда один и тот же: квантовая физика, судя по всему, не ошибается, и странные феномены вроде суперпозиции и запутанности действительно имеют место.

Пока одни исследователи никак не могут свыкнуться со странностями квантовой физики, другие воспринимают их как данность и берутся за решение новых задач. Их интересует, можно ли поставить квантовые эффекты на службу людям, создать новые технологии, реализуя потенциал, заложенный в странных предсказаниях квантовой физики. Идей у них немало. Одна из них, например, связана с созданием нового поколения датчиков, способных с беспрецедентной точностью определять электромагнитные поля или даже измерять саму силу притяжения (одно из возможных применений — поиск трубопроводов под землей). В числе других вариантов использования — квантовая криптография, которая позволит нам безопасно общаться друг с другом, зная, что на страже нашего покоя стоят сами законы физики, гарантирующие, что никто и никогда не сможет узнать содержание нашей переписки.

Во всех приведенных примерах используются захватывающие технологии, которые имеют все шансы оказать существенное влияние на нашу жизнь. Однако, как мне кажется, именно квантовые вычисления — та технология, которая принесет с собой наиболее радикальные (и при этом трудно поддающиеся осознанию) изменения. Поэтому позволю себе пояснить более подробно, в чем заключается ее новизна и сила.

Квантовая механика объясняет, как из движения атомов и взаимодействий между ними рождаются все известные нам свойства материи во Вселенной, включая цвет объекта, его прочность, тепло- и электропроводимость. Она также объясняет, как в результате взаимодействия атомов в нашем организме мы получаем возможность видеть, ощущать запахи и вообще взаимодействовать с миром вокруг нас. Это невероятно мощная теория.