«Он занимался хакингом реальности»

Для зачина такой факт. Буквально только что по историческим меркам, осенью 2015 года, в США начала работать очень мощная и представительная международная коллаборация ученых под названием «It from Qubit» (Это все из кубита[1]). В нее входят известнейшие в науке люди, исследующие существенно разные области фундаментальной теоретической физики и квантовых вычислений. Они собрались в команду для того, чтобы совместными усилиями решить-таки «задачу задач» – о сведении квантовой теории микромира и теории гравитации макрокосмоса в единую согласованную картину. Причем сделать это совершенно определенно планируется на основе квантовой теории информации...

Надо сразу подчеркнуть, что на сегодняшний день подобные идеи звучат все еще очень необычно не только для людей, далеких от науки, но также и для множества ученых, профессионально занимающихся разработкой актуальных физических проблем. По сию пору практически всюду, от учебных курсов университетов до планов научных исследований в академиях, задачи развития фундаментальных основ физики и задачи построения эффективных квантовых компьютеров существуют совершенно отдельно друг от друга.

То есть у научного сообщества в целом пока и близко нет ощущения, что вместе с решением сугубо прикладной задачи создания настоящего квантового вычислителя любого нужного размера человечество одновременно постигнет и великую тайну природы. Ту самую причину, из-за которой на протяжении вот уже столетия никому из мудрейших никак не удается совместить в единую картину теорию квантовой физики и теорию гравитации Эйнштейна.

Чтобы стало яснее, отчего квантовая информатика в качестве «ключа ко всему в природе» пока что воспринимается большинством ученых со скепсисом и недоверием, имеет смысл хотя бы вкратце обрисовать, что конкретно принесла человечеству теория информации Шеннона. 

Когда Клод Шеннон в 1940-е годы задался целью решить главную проблему связи – об эффективной доставке сообщения из точки А в точку Б, – он сразу сформулировал задачу предельно абстрактно. Сообщение может быть чем угодно: буквой, словом, фразой, числом, речью, музыкой, картинкой. Без разницы что – ЭТО просто надо передать из одного места пространства в другое, а для пересылки требуется коммуникационный канал.

Как любят излагать идею теперь, Шеннон отделил среду передачи от собственно сообщения. Сейчас идея может казаться тривиальной, но в те времена уже существовал дикий зоопарк разнообразных технологий связи, причем каждая жила собственной жизнью. Телефон и телеграф, радиосвязь и телевидение, радары и еще множество других систем, в изобилии придуманных в годы Второй мировой войны. Для работы с каждой из них специфику сообщения рассматривали в неразрывном сочетании с физикой конкретной среды передачи.

Революционный подход Шеннона позволил дать объединяющую, общую теорию для всех коммуникаций в целом. Выделив идею «сообщения», он привел все виды связи к единой форме абстрактных математических терминов. Сформулировав на языке математики внятное определение того, что означает весьма смутная прежде концепция «информации» конкретно для инженеров связи, ученый одновременно предложил и аккуратный способ эту информацию измерять. Благодаря этому стало ясно, каким образом информацию следует кодировать – как для защиты от искажений, так и для наиболее быстрой, эффективной передачи.

Фундаментальной же основой для новой теории стала простая и одновременно гениальная идея Шеннона, согласно которой информационное содержимое в сообщении абсолютно любого типа может быть измерено в двоичных цифрах 0 и 1. Или, кратко, в «битах»...

Это был воистину новаторский подход к задаче, совершенно никак не следовавший из того, как решались проблемы прежде, и фактически возвестивший зарю «эпохи информации», подлинная революция в компьютерно-коммуникационных технологиях. 

Далеко не столь очевидным, особенно для компетентного сообщества ученых, пока что представляется другое утверждение, согласно которому появление в науке «бита» как фундаментальной порции информации вполне можно приравнивать к появлению в физике основополагающей идеи о квантах энергии.

Подробнее о том, насколько глубоким и близким к истине на самом деле является данное сопоставление, будет рассказано ниже. А пока – для более адекватного представления о подлинном масштабе вклада Шеннона в науку XX века – полезно привести такое мнение специалиста: