Программируя Вселенную: Квантовый компьютер и будущее науки

Каждый атом Вселенной, а не только различные макроскопические объекты, способен хранить информацию. Акты взаимодействия атомов можно описать как элементарные логические операции, в которых меняют свои значения квантовые биты — элементарные единицы квантовой информации. Парадоксальный, но многообещающий подход Сета Ллойда позволяет элегантно решить вопрос о постоянном усложнении Вселенной: ведь даже случайная и очень короткая программа в ходе своего исполнения на компьютере может дать крайне инт...

Жанры

Рейтинг LiveLib

4,1

80 оценок

5
38%
4
38%
3
23%
2
3%
1
0%

Ваша оценка

Прочитали 101Хотят прочитать 357

Рецензии

chertopolox29 октября 2014 г.
У таких книжек - неважно, хорошо они написаны или плохо, все ты в них понял или только глубже погряз в дебрях научных терминов - есть замечательное свойство воодушевлять и и придавать жизни немножечко больше смысла. Ты вроде все так же механически встаешь по утрам, готовишь кофе, не открывая глаз, идешь на работу перебирать бестолковые бумажки, беспокоишься по поводу зацепки на кофте и мучительно выбираешь, что приготовить на ужин, делаешь сотню мелких однообразных дел, не приносящих ровно никакой пользы (во вселенских масштабах). А где-то сидят люди - физики, химики, биологи, неважно (ну, те из них, кто не стал от отчаяния нью-йоркским таксистом) - и думают о вещах, которые в твою, забитую мыслями о зарплате, отпуске и выходных, голову приходят разве что по праздникам (ну или по пьяни). О происхождении жизни, о будущем Вселенной, о появлении того мира, который мы видим и знаем. О всем том, что не приносит выгоды и денег, но дает хоть какое-то ощущение смысла и полезности для нас, мелких букашек на мелкой планете, крутящейся вокруг заурядного солнца на периферии самой обычной галактики. И ты теперь, вроде как, тоже к этому немного, ну хоть чуть-чуть, приобщен.
Книгу можно смело читать, если про теорию относительности ты слышал последний раз в школе, а про энтропию точно помнишь только то, что это что-то нехорошее. Ллойд сначала предлагает свою идею вычислительной вселенной, а потом медленно и очень понятно разжевывает все то, что понадобится для понимания его идеи - термодинамику, квантовую механику, теорию информации, рассказывает всякие интересные штуки про демонов Максвелла и Лапласа, двухщелевой эксперимент с электронами, обезьян-машинисток, печатающих текст Гамлета, и про пресловутого кота (наконец-то, наконец-то я поняла, как этот бедный кот работает, и при чем тут квантово-волновой дуализм!). Параллельно Ллойд предлагает взглянуть на известные теории и физические понятия с точки зрения его идеи вычислительной Вселенной: связывает энергию с информацией, термодинамическую энтропию - с информационной, частицу - с битом, и превращает окружающий нас мир в огромный квантовый компьютер.
И это все вроде круто, но очень непонятно. Что вычисляет Вселенная? В аннотации написано, что свое собственное будущее. Но Ллойд об этом не пишет. Зато пишет, что его теория может стать тем самым долгожданным связующим звеном между квантовой механикой и теорией относительности. Но за счет чего она станет этим звеном? Еще в названии книги фигурирует квантовый компьютер. Но в книге этому уделено слишком мало значения, Ллойд о нем постоянно упоминает, рассказывает о принципе работы, но не пишет, как их создают. Понятно, конечно, что он пишет о теории, что она недоработана, что до настоящих квантовых компьютеров еще очень далеко, а до универсального - неизвестно, создадут ли его вообще. Но все равно осталось чувство недосказанности.
Про идею создания квантового компьютера очень круто написано, кстати, поражает, как можно простым логическим рассуждением прийти к выводу о вероятности существования того, что еще не создано (я понимаю, что так все теории создаются, но это же блин! ааа!!). То есть, есть частица, предположим, она несет один бит, 1 или 0, но так как мы о частице говорим, то она может одновременно нести в себе 1 и 0 (или даже больше), поэтому будем говорить "кубит", а раз возможно существование такой квантовой единицы информации, которая одновременно несет в себе несколько состояний, то возможно существование квантового процессора, который будет применять логические операции к квантовым единицам информации, а значит, возможно существование квантового компьютера, который будет выдавать запрошенную пользователем информацию после обработки квантовых единиц информации квантовым процессором (в квантовом лесу сдох квантовый слон, а квантовый кто-то об этом узнал, ага). Взрыв мозга!
Еще мне очень понравился сам Сет Ллойд, как он с юмором и иронией пишет о себе, без пафоса и перетягивания одеяла. А еще посмешила рецензия на обложке книги, обещающая читателю "получить для себя конкретные практически применимые знания". Ага, пособие по массажу атомов для домохозяек, как создать квантовый компьютер в гараже и спроси меня, как жить вечно в условиях растущей энтропии.
В общем, я продолжаю перебирать бестолковые бумажки и расстраиваться по поводу зацепки на кофте, и, да, все мы только маленькие глупые бесполезные букашки, но букашки, которые могут мыслить в масштабах Вселенной, и которые стремятся ее познать.
Читать далее
22
836
Operator11123 августа 2017 г.
Минус этой книги - долгая преамбула, автор рассказывает очень долго и нудно о не совсем (а тотчас и совсем) ненужных вещах. Зато плюс в том, что 85% этой книги можно разобрать на цитаты, и из каждой будет понятно, о чем она. Я думаю, эта книга поможет взглянуть на мир и вселенную, как на что-то, что возможно переделать под себя, взломать и изменить свою жизнь, судьбу в лучшую сторону. Квантовые компьютеры создаются уже сейчас (существует квантовый интернет!) и если мы узнаем, как вычисляет, а значит и мыслит вселенная, может, тогда мы поймем ее замысел?
Читать далее
9
1K
jzuken29 ноября 2015 г.
Весь наш окружающий мир состоит из элементарных частиц: электронов, кварков, фотонов -- мельчайших частиц, размер которых человеку даже представить себе себе сложно. Частицы так малы, что если убрать всё пустое пространство между ними, то всё человечество можно было бы уместить в объеме одного сахарного кубика. Более того, в соответствии с сегодняшнем пониманием дела, каждая частица -- это не просто частица, а ещё одновременно и волна. Так что никогда нельзя в точности сказать, где та или иная частица находится -- можно лишь задать распределение вероятности нахождения в некоторой окрестности. А иногда частицы на вполне законных основаниях и вовсе могут находиться в двух местах одновременно! Как сказал отец квантовой механики Нильс Бор, если кто-то считает, что может разобраться в квантовой механике, не испытывая при этом головокружения, то на самом деле он её не понимает.
Сет Ллойд изучает квантовый мир не только, чтобы лучше разобраться в устройстве вселенной. Используя законы микромира, он с коллегами строит новые вычислительные устройства -- квантовые компьютеры. Устройства, работа которых основана на прямом взаимодействии элементарных частиц. Устройства, которые по своему строению могут осуществлять огромное количество вычислений одновременно. Устройства, принципы работы которых лягут в основу вычислителей следующего поколения?
На основе своих наработок Ллойд также предлагает новую парадигму понимания вселенной -- не механическую, а информационную. Не вселенная как машина, а вселенная как вычислитель, квантовый компьютер. Информация этого вычислителя хранится прямо в квантовом состоянии частиц, составляющих пространство, а вычисление происходит в процессе взаимодействия этих частиц. Вселенная начала вычислять с момента своего зарождения и не останавливалась с тех пор ни на долю секунды. Вычисляет вселенная своё собственное состояние, и единственный способ узнать его -- подождать, пока она его вычислит, и посмотреть. Такие дела.
Прежде, чем описать свою теорию, автор последовательно рассказывает о текущем понимании устройства вселенной, об информации и энтропии, о квантовой механике и квантовых вычислениях. Книга научно-популярная, ни одной формулы в ней не замечено, однако для полного её понимания всё же придётся постараться. Потому как если не знать, что за всеми этими теория стоит серьёзная математика, а кое-где и экспериментальное подтверждение, уж больно местами она напоминает научную фантастику.
9/10
Читать далее
5
739

Все рецензии

Цитаты

weldperm6 августа 2017 г.
...энтропия измеряется в битах. Энтропия состоит из случайных, неизвестных битов. Противоположность энтропии называют «негэнтропией». Негэнтропия состоит из известных, структурированных битов. Негэнтропия системы – мера того, как далеко находится эта система от максимальной возможной энтропии. У живого, дышащего человека много негэнтропии, в противоположность, скажем, атомам гелия при постоянной температуре, у которых ее вообще нет. Можно сказать, что энтропия состоит из случайных, «мусорных» битов, а негэнтропия – из упорядоченных, полезных битов. Так вот, термодинамическая глубина физической системы равна числу полезных битов, которые понадобились для создания этой системы.
...
Простые, регулярные системы, которые легко создать, например кристаллы соли, обычно термодинамически неглубоки. Совершенно неупорядоченные системы, такие как наши атомы гелия, получающие свои свойства в результате случайных процессов, таких как нагревание, также термодинамически неглубоки. Но чтобы создать замысловатые, структурированные системы, например живые системы, требуются огромные инвестиции полезных битов на протяжении нескольких миллиардов лет, и такие системы термодинамически глубоки.
Читать далее
1
312
weldperm6 августа 2017 г.
Но как физическая система, например газ, записывает и сохраняет информацию? Возьмем детский воздушный шарик, заполненный гелием. Атомы гелия в воздушном шарике носятся с места на место, сталкиваясь друг с другом и с оболочкой шарика. Каждый атом гелия есть носитель информации, а именно – количества информации, необходимого для описания того, где он находится (положение), куда и как быстро он движется (скорость). Чтобы измерить количество информации, которую содержит атом, следует определить самый малый масштаб, то есть степень точности, с которой могут быть описаны положение и скорость атома. Тогда число битов, которые содержит данный атом, будет равно числу битов, необходимых для того, чтобы определить его положение и скорость с точностью, заданной этим самым малым масштабом. Позже мы увидим, что пределы точности, с которыми могут быть измерены положение и скорость, определяются квантовой механикой. С учетом этого естественного масштаба каждый атом в воздушном шарике содержит около 20 битов. Количество информации, записанной всеми атомами гелия в воздушном шарике, является произведением этой величины на количество атомов, а их примерно 6х1023. Таким образом, гелий в воздушном шарике содержит примерно десять миллионов миллиардов миллиардов (1025) битов информации.
...
Все компьютеры в мире в настоящее время содержат миллиард миллиардов битов, если не больше. И все же все биты информации, созданные человеком в письменном или электронном виде, все равно не могут сравниться с количеством информации, записанной атомами гелия в одном воздушном шарике.
Конечно, биты информации, которую содержат атомы гелия в воздушном шарике, не тянут на приключенческий роман. Как и тексты, напечатанные обезьяной на пишущей машинке, биты, запечатленные атомами, с очень высокой вероятностью представляют собой бессмыслицу. Даже если положения и скорости атомов гелия в какой-то момент времени вдруг можно расшифровать как полный текст «Гамлета» (а мы уже знаем, что это крайне маловероятно), секунду спустя эти биты снова «рассыплются» в случайную картину.
Читать далее
1
278
holy_nori17 сентября 2016 г.
Смысл чем-то похож на порнографию: когда мы его видим, то сразу узнаем.
1
186