Эффективность квантовых компьютеров нарастает по экспоненте в зависимости от количества кубитов. Так, по своей мощности 50-кубитная машина эквивалентна кремниевому компьютеру с объемом памяти в 128 тысяч гигабайт; 20- или 30-кубитные машины соответствуют стандартному персональному компьютеру. Однако даже оптимисты не обещают, что подобные машины появятся в ближайшие два десятилетия.

Пока можно говорить лишь о том, как они будут схематично выглядеть. Так, в 2002 году в статье, опубликованной в «Nature», американский исследователь Дэвид Уайнлэнд из Национального института стандартов и технологий предложил модель большого квантового компьютера, состоящего из множества соединенных друг с другом ионных ловушек, в которых «заперты» ионы — носители информации. Его архитектура напоминает архитектуру традиционного компьютера. Оба располагают блоком памяти, где хранятся различные данные, и процессором, выполняющим математические операции.

В схеме Уайнлэнда все ионы поначалу находятся в блоке памяти, но при выполнении операций отдельные ионы вследствие мгновенного изменения магнитного поля попадают в вычислительное устройство, где их квантовое состояние меняется.

Чтобы в работе квантового компьютера не было сбоев, Уайнлэнд предложил использовать в качестве единичного носителя информации не отдельный ион, а ионную пару, поскольку ее квантовое состояние более устойчиво к действию внешних электромагнитных полей.

А если пойти другим путем?

Ядерно-спиновой квантовый компьютер может иметь дело с молекулами хлороформа. Они обладают целым спектром резонансных частот, которые можно использовать как кубиты. Какое-то время подобная идея казалась перспективной. Однако сейчас ученые убедились, что таким образом не удается накопить более шести кубитов кряду. Затем из-за декогерентности вся квантовая информация стирается.

Еще одно направление поисков: полупроводниковые кристаллы, покрытые тончайшими структурами, подобно современным микросхемам. При температурах, близких к абсолютному нулю, возникают так называемые квантовые доты — крохотные островки, улавливающие отдельные электроны. Ученые надеются, что эти группки, будучи связаны друг с другом, образуют сложнейшую информационную структуру.

Сегодня квантовый компьютер находится на самой ранней стадии развития. Если сопоставить его теперешние возможности с уровнем развития его конкурентов — кремниевых компьютеров, то можно сказать, что сейчас ученые колдуют над… своего рода «аналитической машиной Бэббиджа», то бишь пребывают в начале XIX века. Ведь результат, достигнутый ими, так мало отвечает истинным возможностям квантового компьютера. Тот же Чарлз Бэббидж прекрасно понимал, что он открыл и какими возможностями будет обладать его аналитическая машина — первая в мире ЦВМ, придуманная еще в 1833 году. Однако построить ее он не имел никаких шансов. Эта машина была не нужна обществу. На страницах журнала «Знание — сила» Юрий Ревич так описывал несвоевременность этого компьютера: «Еще не изобретены фотография и электрические генераторы, и в помине нет телефона и радио, только-только начали прокладывать первые железные дороги и телеграфные линии. На морях еще безраздельно господствует парус, а в передвижении по суше — друг человека, лошадь. А тут — ЦВМ!» Вот уж действительно Бэббидж опередил время!

Совсем не так обстоит дело с квантовым компьютером. Рано или поздно эта машина будет создана. Со временем — стоит ли сомневаться? — появятся квантовые компьютеры размером с пачку сигарет, чья мощь превзойдет ресурс всех компьютеров мира, вместе взятых.

Итак, «пределы роста» современной техники пока не видны. На пути к познанию ученые лишь «пересаживаются из одного транспорта в другой». В XX веке революцию в обществе совершил компьютер. На протяжении столетия мощность «вычислительной машины» возросла в миллиарды раз. В XXI веке с ней произойдут радикальные перемены. Ее потеснит новейшая, более мощная технология обработки информации, а привычный нам компьютер изрядно преобразится.

В декабре 1997 года журнал «Nature» опубликовал результаты эксперимента австрийского физика Антона Цайлингера (аналогичный опыт проделала в том же году группа итальянских исследователей в Риме). Речь шла о «квантовой телепортации» — мгновенном переносе объекта из одной точки пространства в другую, так сказать, преодолении пространства-времени. Подобная телепортация давно стала способом перемещения персонажей знаменитого американского сериала «Звездный путь». По мнению Цайлингера, скоро можно будет так же транспортировать атомы, а лет через десять — и молекулы. Сбываются ли эти прогнозы? И научатся ли ученые телепортировать живых существ?

Порой блестящие идеи рождаются от бедности. Так, американский сценарист Джин Родденберри, готовясь к съемкам фантастического сериала «Звездный путь», сотворил миф лишь потому, что у студии не было денег на нормальные декорации.

Что ж, решив не тратиться на съемки космического корабля «Энтерпрайз», совершающего посадку на далекую неведомую планету, автор переиначил явь. Он выдумал чудесный способ передвижения, позволявший моментально перенестись с одной планеты на другую. В эти мгновения умещались несколько процедур кряду. Сперва аппаратура «сканировала» астронавта, исчисляя все его тело до последнего атома; затем — как это страшно звучит! — «дематериализовала» его, то бишь… превращала его бренную плоть в волновое поле. И, наконец, «излучала» (to beam) эти волны к месту назначения, или, как чаще говорят, «телепортировала астронавта». Там к нему возвращался его прежний облик. Он возникал из воздуха, буквально из ничего. Вот и вся недолга!

Так научная фантастика пополнилась новым сюжетным ходом, история кино — популярным сериалом, а зрители стали испытывать терпение ученых мужей одним и тем же наивным вопросом: «А правда ли, что со временем люди научатся передвигаться, как в кино?» В кино, действительно, это выглядело блестяще.

«Beam me up, Scotty!» Всякий раз, как только экипаж корабля «Энтерпрайз» после посадки на какую-нибудь планету обнаруживал, что она населена некими гадкими тварями, с коими лучше бы не встречаться, следовала короткая команда, которую напряженно ждал пилот, оставшийся за пультом управления. «Телепортируй меня, Скотти!» И тот послушно дергал пару рычагов. Астронавты растворялись в мерцающем тумане и в тот же миг оказывались в другом, более приятном месте.

Конечно, этот способ передвижения по космическому пространству увлек не только рядовых зрителей, готовых мечтательно смотреть, как их любимые герои переносятся в любую точку мироздания, и понравился не только фантастам, получившим в свое распоряжение еще один способ менять плавное течение сюжета. Он заинтересовал даже серьезных ученых, решивших, благо идея подана, проверить, а так ли она нереальна. (Справедливости ради нужно сказать, что Норберт Винер на страницах своей знаменитой книги «Кибернетика» рассматривал возможность перемещения в пространстве макроскопических тел в виде пучка кодированного излучения, но известность этой идее принес популярный фильм.)

Идея телепортации впрямь очень хороша. Как здорово было бы в один прекрасный день, следуя киношному рецепту, мигом перенестись с нашей планеты… ну, например, на Марс.