Текст книги "Журнал «Компьютерра» № 9 от 06 марта 2007 года"

Автор книги: Компьютерра Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 9 страниц)

АНАЛИЗЫ: Человеководство и компьютер

Автор: Ваннах Михаил

Когда речь заходит о проблеме образования, в центре внимания естественным образом оказываются дети или, если брать шире, учащиеся. Преподобный Михаил Ваннах задумался о том, как работает обратная связь, – и теперь мы знаем, что, в процессе обучения и воспитания происходит с родителями и учителями.

Производство сапиенсов

Делание людей?

Нет, речь пойдет о «производстве» не безволосых приматов, а мыслящих, образованных и социализированных людей.

Проблему человеководства поднял Сирил Паркинсон [Сирил Норткот Паркинсон (Cyril Northcote Parkinson, 1909—93), выпускник Кембриджа, доктор философии (история) Королевского колледжа в Лондоне, отставной майор Британской армии со штабным опытом Второй мировой. Юморист, чьи книги публиковал лондонский «The Economist». Проницательный наблюдатель, чей стиль колебался «между диким злорадством и ледяной издевкой». Мыслитель, чей Закон является чуть ли не главным в понимании устройства нынешнего бюрократического общества.] в «Законе миссис Паркинсон», изданном на русском языке в переводе М. Ковалевой и Р. Райт-Ковалевой. И наблюдения у него, как всегда, точные и горькие: «В прежние времена родители распределяли свои обязанности между няньками, кормилицами, гувернантками и учителями. В трудовых семьях детей отдавали в подмастерья с семи лет, а работать они начинали и с пяти. Только в двадцатом веке возникло убеждение, что родители должны лично заботиться о воспитании своих детей-подростков. Один из современников королевы Виктории отмечает в своем дневнике, что его отец разговаривал с ним всего один раз».

Социализация низших слоев, составлявших большинство населения, достигалась участием в повседневном производительном труде. Одновременно приобретались знания об окружающем мире, гусином пастбище или штреке угольной шахты… Социализация слоев высших, и даже выше средних, была делом, порученным профессионалам. Ситуация эта много и справедливо критиковалась, и сегодня она совсем иная. Технологический прогресс ее изменил, однако «…обстоятельства переменились, и теперь все члены семьи живут в обстановке, которую многие уже стали считать „естественной“; но никто не предвидел, к чему все это приведет. Выигрывают ли от этого дети, еще неизвестно, а вот родители, безусловно, многое теряют. Годы и годы подряд – полжизни! – они вынуждены приспосабливать все свои разговоры к уровню маленького ребенка или школьника. В их собственном умственном развитии наступает полный застой».

Да, да… Именно так! Много чего сказано об уровне современной массовой культуры. Но почему она такая? Чтобы продаваться – таков уж императив рыночной экономики. А почему покупают именно такую? Потому что таковы потребители. А кто их такими сделал? Изложено выше!

Парадокс Паркинсона

Жесточайший парадокс отметил Паркинсон. Технологический прогресс дал обществу невиданное благосостояние. Социальный прогресс более или менее равномерно перераспределил доходы (во всяком случае, в странах Первого мира) среди слоев общества. Люди получили возможность проводить больше времени со своими детьми. А результат? А результат печальный.

Нет, технологии, конечно, развиваются. И биржевые индексы бьют все рекорды. Это-то вполне объяснимо. Для развития технологий нужно финансирование. Финансирование поступает от прибылей, которые дали продажи уже изготовленной продукции. А чтобы продажи дали прибыль – они должны быть массовыми. Нужен массовый потребитель.

Он – есть. Общество репродуцирует его хорошо и успешно. А вот – человек? Которого с фонарем искал циник Диоген. Который, по мнению древних философов, мера всех вещей. Как с ним? Не ужимаются ли люди в современном обществе, подобно гирям, рачительно обрезанным тороватыми базарными сидельцами?

Вывод Паркинсона относительно людей современного и относительно сытого общества Первого мира неутешителен: «В их собственном умственном развитии наступает полный застой».

Вот так!

«Полный застой». Консервация инфантильности. Очень удобная для департаментов маркетинга – ребенку же так просто объяснить, особенно на его жаргоне, что интересной и полноценной личностью он станет, только приобретя новый рингтон для мобильника.

А любовь того или иного пола придет в результате употребления правильного пива или шампуня. А семейный уют наступит в результате экспресс-кредита (взятого под такой процент, что и по римским законам Двенадцати таблиц, и по Уставу Володимера Всеволодича Мономаха займодатель однозначно должен быть осужден как лихоимец).

«Детский разум» у масс великовозрастных очень удобен политикам, и прежде всего – в государствах с успешно функционирующими демократическими институтами. (Да, да! Именно так! ДЕМОКРАТИЧЕСКИМИ. Это известно со времен Платона. В условиях прямого или слегка замаскированного насилия нет нужды в уговорах.) Это же сильно упрощает работу политтехнологов. Людям с инфантильным мышлением так просто и легко объяснить, что все их проблемы очень просты и тот замечательный парень или леди, которых так славно освещают медиа-средства, легко эти проблемы решит. От них, от детей в облике взрослых, требуется лишь одно – протянуть ручонку к лотку с красивыми этикетками. Что в магазине, что у избирательных урн.

«Супермен приходит в супермаркет» – так когда-то американский писатель Норман Мейлер охарактеризовал политический взлет Джона Кеннеди.

В общем – все хорошо. Ситуация крайне удобная для очень многих. И совершенно неприемлемая для тех, кто полагает, что люди обладают некоей эссенциальной, сущностной ценностью. И – отнюдь не определенная чьей-то злой волей.

Результат технологического, экономического и социального развития. Технологии позволяют произвести невиданное количество материальных благ. Экономические механизмы обеспечивают организационную сторону этого производства. Социальная система делит эти блага достаточно равномерно. Средний класс превращается в большинство общества.

Это очень хорошо – и для сбыта, и для социальной справедливости. Но в результате представители образованного среднего класса, традиционно поручавшие своих чад заботам нянюшек из классов низших, воспользоваться такой услугой уже не могут. Низшие классы немногочисленны и, скажем неполиткорректно, изрядно асоциальны.

Есть, конечно, детские учреждения, ясли, сады. В России они еще доступны как рудимент структурной милитаризации. А вот в Британии молодая мать отдает за частный детский сад практически всю зарплату – при постоянных жалобах на качество персонала в этих заведениях [Да и в России с рудиментами структурной милитаризации дела обстоят не очень хорошо. Точнее, как повезет. Но у нас молодая мать, отдающая за детский сад, может, и не всю, но весомую часть своей зарплаты, – тоже, к сожалению, не редкость. – Прим. ред.].

И – практическое отсутствие альтернативы. Давняя мечта, самое светлое желание – как можно чаще находиться в обществе своей семьи – превращается в неизбежность. Необходимость заниматься ребенком самому. Постоянно, а не так, как викторианские джентльмены. Платя за его развитие замедлением развития своего. Именно это и отметил проницательный мистер Паркинсон. «Очень немногие люди понимают, в какой мере разговоры способствуют нашему развитию (или задерживают его). Может быть, наш ум зависит от воспитания, но умение применять его оттачивается в спорах». И беда в том, что, воркуя с малолетними чадами, мать неизбежно спускается на их уровень речи, а следовательно, и мышления. А говоря с нею, и муж неизбежно съезжает на ее уровень.

«И больше всего мы можем почерпнуть от людей необыкновенных, мудрое и тонкое красноречие которых заставляет нас внимать их речам в молчании. Но если от общения с такими людьми наш разум становится острее, то разговор с узколобыми и недалекими людьми его только притупляет. Наши попытки поучать малышей и подростков приводят к одному: в конце концов мы сами скатываемся на доступный им уровень понимания. Они набираются разума, а мы его теряем; мы настолько выдыхаемся, стараясь растолковать им начало алфавита, что уже не в силах добраться до середины. Поучающий расплачивается тем, что сам перестает развиваться. Мы видим, что для школьных учителей это стало правилом, недаром их всегда считают не совсем настоящими взрослыми. Но мы не замечаем, что эта судьба в какой-то мере постигает и родителей».

И школьные учителя, и родители делаются жертвами процесса, вызванного объективными процессами социально-экономического развития. Последствия налицо не только в Первом мире, но и в бывшем Втором, нашем родном постсоветском пространстве. Их отмечают уже и отечественные естественники – вот мнение известного читателям «КТ» палеонтолога и писателя Кирилла Еськова (см. врезку). Правда, в отличие от Еськова, автор этих строк рискнул бы предположить, что накопление «образовательного капитала» связано не со славными шестидесятыми, с их атомными, кибернетическими и космическими чудесами и вытекающим из них технологическим оптимизмом, а с конвертацией в этот капитал потенциала традиционного общества. И деревенских бабушек и нянюшек, пришедших в большой город. Тех, кому традиционно поручалась забота о детях.

Минус образование

"А главной причиной этого поглупения является прогрессирующее ухудшение качества школьного образования – в глобальном масштабе. Помнится, меня весьма неприятно укололо то обстоятельство, что советские школьники «золотой» для нашего образования поры 70—80-х годов оказались категорически неспособны решать стандартные для дореволюционной гимназии контрольные по алгебре. С этим справлялись только ученики физмат-школ (которых в стране на порядок меньше, чем когда-то было гимназий), а все прочие – нет. То есть речь идет уже не об относительном, а об абсолютном регрессе, причем в преподавании математики, чем советская школа вполне, вроде бы, заслуженно гордилась; это при том, что спрашивать с учеников тех физмат-школ гимназический курс по языкам, логике-риторике, истории и т. д. – вообще сплошное расстройство… Надо ли говорить, что с той поры ситуация в российских школах ухудшилась многократно, а уж на просвещенном Западе по этой части творится вообще полный караул. И что на самом-то деле человечество последние лет двадцать лишь бездарно и бездумно проедает тот образовательный капитал, что был аккумулирован в эпоху «славных шестидесятых»…

Кирилл Еськов, журнал «Полдень, XXI век», 2006, #1

Немалый процент студентов и аспирантов из Юго-Восточной Азии, занимающихся точными науками в США, вероятно, не в меньшей степени, чем конфуцианской моралью с ее пиететом к образованию, объясняется наличием в этих краях планеты традиционных обществ.

Безусловно, проблема эта была замечена элитой общества Первого мира. И ее пытаются решать, конечно, сначала в своих, социально близких кругах.

Вот Билл Гейтс, происходящий из кругов, весьма близких к американской ПРАВЯЩЕЙ элите. Образование – астрономически дорогая частная школа. Напрашивается вывод – элита США хорошо информирована о проблеме и предпринимает активные и успешные шаги к ее решению. Для себя. И шаги эти эффективны – обратим внимание, что Билл Гейтс стал глобальным лидером ИТ-бизнеса, самой высокотехнологической отрасли планетарной экономики. Но такие методы (хотя частные и военные школы и стали в Голливуде архетипом для молодежной комедии) по вполне понятным причинам не могут быть массовыми. Да и многие состоятельные россияне, отдающие детей в частные школы, с ужасом обнаруживают, что занятия детей сводятся в основном к выяснению, у чьих родителей денег больше.

Аналогичным путем, кстати, эту проблему намеревались решать и во Втором мире, в строящемся коммунистическом обществе. Интернатское воспитание было предусмотрено в утопиях ХХ века – и в «Туманности Андромеды» И. Ефремова, и в «Полдне, XXII века» братьев Стругацких.

Резюмируем. Восстановление естественных, социально-справедливых форм общения людей со своими детьми привело к снижению уровня интеллектуализма в обществе развитых стран. Возьмем, например, мемуары Раймона Пуанкаре, президента Франции. О чем беседовали в его доме во время Первой мировой? О том, какое произношение древнегреческих слов брать за основу в государственных школах Французской республики.

Пусть даже «Воспоминания» Пуанкаре фальшивка, а на самом деле президент говорил о том, как заставить французов умирать за интересы финансового капитала Антанты. Но НОРМАТИВНЫМ, правильным в том, исчезнувшем обществе полагался интерес к древнегреческому!

Поиски решения

Автора этих строк не раз упрекали в том, что, обрисовав пропасть, перед которой оказывается общество в результате тех или иных процессов, он небрежно накидывает над пропастью эфирный мост, по которому мало кто сможет пройти.

Но так и должно быть!

Проблема – это реальность. Говоря о ней, мы говорим о том, что есть. Решение проблемы – это возможность, потенция, то, что может быть. Обрисовать проблему может любой достаточно наблюдательный человек. А решить ее может только ВСЁ общество, в целом.

Возможны и индивидуальные решения – но они актуальны только для конкретных людей. А если вам очень убедительно обрисовывают некое решение, из которого неизбежно проистечет всеобщее счастье, поверьте – тут что-то не то. Будто вы имеете дело или с гаммельнским крысоловом при исполнении, маркетологом или политтехнологом, или того хуже, с талантливым творцом утопий, призывающим человечество к очередной бездне. А локальное, но весьма удачное, по мнению автора, решение изложенной выше проблемы дает раннее знакомство ребенка с компьютером.

Представим себе, что ребенок на четырехлетие получает в подарок компьютер. Как это можно интерпретировать? Как успех специалистов по маркетингу, умеющих навязать родителям вещь, абсолютно не подходящую мальчику по возрасту? Отнюдь! Ребенок получает исключительно терпеливого и абсолютно логичного собеседника. Весьма занимательного, благодаря уровню современной мультимедиа. И результаты бывают крайне эффективными.

За месяц ребенок способен усвоить русский алфавит. Овладеть азами арифметики. Выучить правила уличного движения (что в условиях современной городской жизни крайне важно не только для образования, но и для выживания!). Приступить к изучению английского. Познакомиться с шахматами. А главное, компьютер освобождает родителей от рутинных, многократно повторяемых операций, позволяя использовать время общения с детьми для действительно важных вопросов, требующих творческого подхода.

Фантастика? Да нет, реальность! Образца начала двадцать первого века. Утопия? Дорога ко всеобщему счастью? Конечно же, нет! ВСЕОБЩЕГО счастья не будет. У свободы, видимо, нет другой цены, как возможность совершать ошибки и расплачиваться за них. Применение компьютера как домашнего наставника способно дать поразительный эффект, но к компьютеру дело не сводится. Признак зрелости любой науки – сумма запретов. Нельзя черпать энергию из ничего; нельзя передавать ее от холодного тела к горячему; нельзя передавать сигналы быстрее скорости света...

Компьютер без соответствующей атмосферы в семье в лучшем случае бесполезен. Он превращается в драгоценного помощника, если ребенок уже знает, что вещи, о которых говорят взрослые, – важны и серьезны, хоть и непонятны. Что в книгах, которые он не может прочитать, содержится масса интересных вещей. Что все на свете достигается в результате труда. Иначе – скольжение по линии наименьшего сопротивления, приводящее к результатам, выраженным в следующем диалоге:

– Потому что из всех ремесел на свете только одно мне действительно по душе.

– И что же это за ремесло?

– Есть, пить, наслаждаться и с утра до вечера бродяжничать.

– Заметь себе, – сказал Говорящий Сверчок со свойственным ему спокойствием, – что все занимающиеся этим ремеслом кончают жизнь или в больнице, или в тюрьме.

Карло Коллоди, «ПриключениЯ Пиноккио», пер. Э. Казакевича.

Потому-то большинство компьютеров, покупаемых любвеобильными родителями своим чадам, и используются для целей каких угодно, но только не конструктивных. На них мочат гоблинов и монстров. На домашних компьютерах изготовляют шпаргалки, к коим следует отнести скачанные из Сети или с диска доклады и рефераты. В компьютерах ищут подсказки – найденный с помощью поисковика ответ, вырванный из контекста не только источника, но и изучаемой дисциплины, не просто бесполезен, но и вреден, ибо создает иллюзию знания, ни в малейшей степени не являясь таковым. С помощью телекоммуникационных сетей, созданных по последним технологиям, ведут разговоры, мало отличающиеся от гомона в стае шимпанзе. Поэтому в среднем, массовом случае компьютеризация массовому человеку не даст ничего, но зато обеспечит ИТ-отрасль рынком сбыта, что уже неплохо!

Но вот при корректном использовании компьютер дает уникальные возможности для формирования человека. Книги донесли до нас слова тех, кто удален в пространстве или в неумолимом времени.

Компьютер способен на большее – он передает (пока что в очень и очень ограниченных пределах) ЛОГИКУ тех, кого нет рядом с нами. Он не выйдет из себя от необходимости повторять что-либо снова и снова. Он никогда не скатится на детский или подростковый жаргон, оставаясь всегда хорошо воспитанным джентльменом. Он с колоссальной скоростью будет искать ответы на поставленные вопросы во все возрастающих и возрастающих базах данных и знаний.

И все это весьма доступно финансово, в отличие от частных школ.

А вот научить человека задавать вопросы – это-то и должны сделать родители и учителя.

D-Wave: кубитное шоу с моралью: D-Wave восхитила журналистов и возмутила ученых

Автор: Леонид Левкович-Маслюк

О демонстрации фирмой D-Wave «первого коммерческого квантового компьютера» Orion написало множество массовых изданий во всем мире – отмечая (с разной степенью осторожности) кто крупный шаг, кто большой успех. Одновременно в научных блогах и прессе появились очень жесткие оценки заявлений D-Wave – как необоснованного раздувания (hype) настоящих и особенно планируемых достижений.

Сцена

ДЕТАЛЬ

Самой важной задачей, ради которой создается квантовый компьютер, обычно считают моделирование квантовых систем. Но в шумихе вокруг демонстрации, проведенной D-Wave, эта задача в основном осталась за кадром.

Канадская частная компания D-Wave объявила о предстоящей 13 февраля 2007 года публичной демонстрации квантового компьютера (КК) еще в январе. Пояснения в блоге основателя и директора D-Wave по технологиям (CTO) Джорди Роуза (Geordie Rose) привели многих буквально в ярость – и не удивительно! «Если вам нужен быстрый солвер для NP-полных задач, начинайте уже сейчас думать, чем загрузить серьезные мощности» – писал Роуз, сообщая, что во втором квартале 2007 года планирует открыть свободный дистанционный доступ пользователей к КК. Математиков эти новости сильно озадачили – ведь для таких задач эффективные квантовые алгоритмы неизвестны. Физиков же ошеломил стахановский график наращивания числа кубитов (масштабирования), вплоть до выхода на 1024 штуки (сейчас в Orion’е их 16) к концу 2008 года. В блогах, а потом и в прессе пошел серьезный разговор – как все это понимать?

Мы обратились за комментариями к трем специалистам по квантовому компьютингу: Юрию Ожигову, профессору кафедры квантовой информатики МГУ, Скотту Ааронсону (Scott Aaronson) – молодому блестящему математику из Института квантовых вычислений канадского университета Ватерлоо (scottaaronson.com/blog, именно он возглавил неформальную кампанию за пусть не «разоблачение», но серьезное уточнение формулировок, даваемых D-Wave), и Артуру Экерту – пионеру квантового крипто, основателю Центра квантовых вычислений в Кембриджском университете, «выдающемуся профессору» (distinguished professor) Национального университета Сингапура, лауреату ряда научных премий. Все три независимых мнения (они приведены во врезках) оказались весьма критическими.

Маленькое отступление: Артур Экерт был в составе сборной Польши по дзюдо на Московской олимпиаде 1980 года – а Джорди Роуз четырежды, вплоть до 2001 года, брал золото на канадских чемпионатах и по вольной и по греко-римской борьбе. Вот какие замечательные люди встретились на наших страницах, вот какие замечательные параллели возникли – а если читатель думает, что дальше мы будем клеймить D-Wave со ссылкой на авторитеты, то это ошибка. Можно сразу перейти к экспертным врезкам ( это не от слова «врезать»!), читать дальше или вообще бросить эту тему (а если сознание читателя уже находится в квантовой суперпозиции, все это можно делать одновременно!) – но авторский план таков: во-первых, установить, что причины конфликта – стилистические; во-вторых – вывести из произошедшего совсем не техническую мораль. Но сначала кратко о технологиях КК.

1024 кубита мы уже проходили

Время от времени появляются совершенно нереалистичные сообщения о решительных прорывах в проблеме квантового компьютера. Например, два года назад за рубежом анонсировался квантовый компьютер на фотонах, который якобы делал квантовое преобразование Фурье на 1024 кубитах. Одного из двух авторов анонса мы пригласили к нам на семинар, уточнили с ним вместе, что можно, а что нельзя называть квантовым компьютером – и недоразумение уладилось. Случай D-Wave похож на этот, но тут еще и мощная рыночная составляющая, которую я не готов обсуждать. По научной же составляющей возникает масса вопросов:

• Где протокол квантового вычисления с пошаговым распределением амплитуд для базисных состояний?

• Какой именно алгоритм реализован?

• Где демонстрация распределения амплитуд для основных вентилей (типа CNOT или Toffoli)? Такая демонстрация должна предоставляться при любой схеме квантового компьютера, в том числе и для адиабатических вычислений, которые анонсировали авторы.

• Где сравнение с идеальной моделью квантового вычисления? Ведь для 16 кубитов симуляцию на обычном компьютере можно провести элементарно, у нас на кафедре есть парочка таких симуляторов.

• Где детальное описание архитектуры компьютера? Основные элементы – кольца из алюминия и ниобия хорошо известны, но по схеме устройства непонятно, как организуется хранение запутанных состояний.

Ни на один из этих вопросов мы не получили ответа. Далее, специалистов по сверхпроводимости удивляет, что устройство так быстро переключается с задачи на задачу – системы управления сверхпроводящими элементами вряд ли могут такое обеспечить. Непонятно, почему доступ к устройству только дистанционный; непонятно, почему в планах по наращиванию числа кубитов только степени двойки: 16, 512, потом 1024 (а такое мы уже проходили). К сожалению, все это очень мешает всерьез относиться к разработке D-Wave. А серьезные разработки на таких технологиях существуют. Например, в группе Юрия Пашкина из NEC уже два года назад было создано устройство из двух кубитов на сверхпроводящих элементах. Об этом Пашкин докладывал на нашей конференции, и там все эти пять пунктов были детально разобраны, было и много другой информации, так как дело это сложное. Не сомневаюсь, что КК на трех кубитах появится очень скоро – все запутанные состояния для них уже получены экспериментально. Дальше будет труднее. О масштабируемости (присоединяем новое сверхпроводящее кольцо – и готов еще один кубит) – забудьте.

КК – это не ноутбук, и даже не Cray. Создание масштабируемого полнофункционального КК на 100 (сто) кубитов будет событием в естествознании, перед которым померкнет квантовая физика как таковая. Я лично думаю, что этого не произойдет никогда – в силу фундаментальных ограничений. А вот что будет сделано почти наверняка – ограниченный квантовый процессор. Это квантовое устройство, организующее запутанные состояния кубитов (просто запутать несколько десятков – уже сейчас не проблема), которые можно использовать для помощи классическим компьютерам (например, при моделировании молекул). Такая цель реальна. Но она достижима только на пути серьезных исследований с возможностью полного контроля и воспроизведения результатов.

Юрий Ожигов

Реквизит

«КТ» уже столько писала об этом удивительном предмете (впервые еще в 1997 году в номере 224, без малого десять лет назад, а в новостях КК теперь мелькает почти на каждой неделе) что и читатели, и авторы уже выработали у себя в голове некое рабочее представление о квантовом компьютере: там внутри совокупность частиц (кубитов), находящаяся в едином, «запутанном» квантовом состоянии, и эту совокупность постепенно подкручивают в абстрактном квантовом пространстве, то один кубит, то другой, до тех пор, пока она не займет там нужное положение – и тогда все это измеряют, и получают ответ. Чудо в том, что есть задачи, требующие запредельного счета на обычном компьютере, но решаемые (теоретически) очень быстро на КК. Не потому, что КК перемалывает те же биты быстрее, чем просто К. А за счет того, что квантовая система способна каким-то образом одновременно проживать все возможные варианты своего развития – и среди них можно (с хорошей вероятностью) выбрать тот, что кодирует решение требуемой задачи.

Если кого-то не удовлетворяют такие заклинания – надо лезть в книги. Могу поделиться личным опытом. Не так давно я нашел в себе силы разобрать простейший и исторически первый пример квантового вычисления, обгоняющего обычное, классическое. Это пример того, как в квантовом случае можно за одну операцию узнать ответ к задаче, которая в классике требует ровно двух операций. Тем, кто готов затратить время и силы – рекомендую. Производит впечатление! Потому что трюк основан именно на том, что частица одновременно проходит по двум разным путям. И это выражено самой простой, школьной математикой на основе самых-самых азов квантовой механики – самой, в свою очередь, подтвержденной на опыте теорией из всех физических теорий, хотя и неинтуитивной донельзя.

Однако для того, чтобы действительно считать на КК такое, что на классическом компе, даже очень большом, посчитать сейчас невозможно, нужно много кубитов – тысячи, или хотя бы сотни. Их нужно поддерживать в этом страшно хрупком «запутанном» состоянии, да еще и управлять ими. Сейчас уже придумано несколько технологий, которые потенциально могут быть основой для такой машины.

В нашумевшем эксперименте 2001 года, выполненном группой Айзека Чуаня (Isaac Chuang), КК состоял из одной молекулы, а кубитами были ядра входящих в нее атомов (семь штук). Воздействуя на эти ядра радиоимпульсами, удалось реализовать квантовый алгоритм факторизации – представить число 15 как 3х5. Этот подход относится к так называемым ЯМР-технологиям; считается, что много кубитов на них получить вряд ли удастся (сейчас рекорд – то ли 12, то ли 8, по данным разных экспертов).

Вот еще ряд технологий, с которыми активно экспериментируют. Ионные ловушки в полупроводнике – тут уже получены запутанные состояния ионов меди и магния (тоже все в районе десяти штук). Идет работа над кубитами на квантовых точках («искусственных атомах») – это особые зоны, состоящие примерно из миллиона атомов в полупроводнике, а внутри этих зон удерживаются один или несколько электронов. Кубит – пара квантовых точек, значение «ноль» соответствует состоянию «электрон в „левой“ точке», «единица» – электрон в «правой» точке, а в процессе счета – ну, элементарно, часть электрона в одной точке, часть в другой, причем эти части измеряются комплексными числами… Есть еще идея – применить цепочки ядерных спинов, нанометровые структуры в полупроводнике: в канал в кремнии имплантируется 104—106 ионов фосфора, и получается кубит. Наконец, p-контакт – кубит в виде перехода на границе высокотемпературных сверхпроводников, его энергия имеет два минимума (ноль и единица).

Однако все эти технологии нацелены на такую архитектуру КК, где нужно последовательное и очень точное воздействие на отдельные кубиты при сохранении системы в неприкасаемом «запутанном» состоянии абсолютного квантового единства. Добиться выполнения всех этих условий для большого числа кубитов так сложно, что некоторые теоретики уже задумываются, возможно ли это хотя бы в принципе. Поэтому активно идут поиски других архитектур, где требования к точности и к изоляции от внешней среды были бы не такими жесткими.

Несколько лет назад появилась идея адиабатического КК (АКК). Исходные данные задачи кодируются исходным состоянием набора кубитов – тем, которое имеет наименьшую возможную энергию. Потом систему начинают медленно менять. И это состояние минимальной энергии («основное состояние») тоже медленно меняется, но все время остается (по идее) состоянием с минимальной возможной энергией. И в конце концов процесс выруливает к такой конфигурации этого основного состояния, которая и кодирует ответ. Именно эту архитектуру выбрала для своего КК D-Wave.

О достоинствах и подводных камнях АКК во врезке рассказывает Артур Экерт. «Элементная база», на которой работает Orion – решетка размером 4х4 из сверхпроводящих элементов, колец из алюминия и ниобия. "Состояние кубита здесь зависит от наличия или отсутствия магнитного потока через кольцо. Этот поток для таких колец тоже квантуется. Как организовать взаимодействие кубитов? Детали, возможно, известны специалистам по сверхпроводимости; в препринте, на который ссылаются разработчики, речь идет об индуктивной связи через контур", – пояснил нам Юрий Ожигов.

Именно непроясненность принципиальных деталей и разочаровала академическое сообщество, следящее за проектом.

Жить NP-полной жизнью нелегко

•

В пресс-релизах D-Wave говорится о решении NP-полных задач, таких как составление расписаний авиаперелетов и головоломки судоку. Однако уже давно стало ясно, что с помощью КК скорее всего не удастся эффективно решать такие проблемы. Известно, как с помощью КК экспоненциально ускорить решение некоторых «структурированных» задач – например, факторизации целых чисел. Для NP-полных задач известно лишь, как добиться квадратичного ускорения по сравнению с прямым перебором вариантов. Это фундаментальный момент, который почти никто из писавших о D-Wave в популярной прессе не отметил.

• На вопрос об этом D-Wave отвечает: «все верно, но нас интересуют не точные, а приближенные решения, и не любых NP-полных задач, а только важных для практики». Однако и для таких задач ничто не указывает на возможность радикального ускорения при помощи КК. Для многих NP-полных задач получить приближенный ответ так же трудно, как точный. Более того, неизвестно, будет ли «адиабатический квантовый алгоритм», который D-Wave предлагает использовать, работать на практических задачах лучше, чем классический алгоритм – например, метод имитации отжига (simulated annealing).