Квантовые вычисления со времен Демокрита

Издательство благодарит Российский квантовый центр и Сергея Белоусова за помощь в подготовке издания

Переводчик Н. Лисова

Научный редактор А. Львовский

Редактор И. Лисов

Руководитель проекта А. Тарасова

Корректоры О. Сметанникова, М. Миловидова

Компьютерная верстка М. Поташкин

Арт-директор Ю. Буга

Иллюстрация обложки Shutterstock.ru

Все

права защищены. Произведение предназначено исключительно для частного использования. Никакая часть электронного экземпляра данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для публичного или коллективного использования без письменного разрешения владельца авторских прав. За нарушение авторских прав законодательством предусмотрена выплата компенсации правообладателя в размере до 5 млн. рублей (ст. 49 ЗОАП), а также уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 6 лет (ст. 146 УК РФ).

«Квантовые вычисления со времен Демокрита» – достойный кандидат на звание самой странной книги, когда-либо опубликованной издательством Кембриджского университета. Ее необычность начинается с названия, которое загадочным образом не объясняет, о чем, собственно, говорится в этой книге. Быть может, это очередной учебник по квантовым вычислениям – модной области науки на стыке физики, математики и информатики, которая уже лет двадцать обещает миру новый тип компьютера, но пока не создала реального устройства, способного на что-нибудь более впечатляющее, чем разложение 21 на множители 3 x 7 (правда, с высокой вероятностью)? Если так, то что добавит именно эта книга к десяткам других, в которых уже изложены основы теории квантовых вычислений? Или, может быть, эта книга – наивная попытка связать квантовые вычисления с историей древнего мира? Но какое отношение может иметь Демокрит – древнегреческий философ-атомист – к книге, содержание которой по крайней мере наполовину было бы откровением для ученых даже в 1970-е годы, не говоря уже о IV веке до н. э.?

Теперь, когда я прочел эту книгу, я должен признать, что поистине блестящий и невыразимо оригинальный взгляд автора на всё – от квантовых вычислений (заявленных в заголовке) до теорем Гёделя и Тьюринга, от вопроса о соотношении между P и NP до интерпретации квантовой механики, от искусственного интеллекта до парадокса Ньюкома и проблемы исчезновения информации в черной дыре – вынес мне мозг и заставил полностью пересмотреть свою картину мира. Так что если кто-то просматривает эту книгу в магазине, то я несомненно посоветовал бы этому человеку немедленно ее приобрести. Я также хотел бы добавить к этому, что автор необычайно хорош собой.

Трудно, однако, избежать подозрения в том, что «Квантовые вычисления со времен Демокрита» – это, по существу, «дамп памяти»: не особенно систематизированная коллекция мыслей о теории вычислительных систем, физике, математике и философии, которые присутствовали в сознании автора осенью 2006 г., когда он прочел серию лекций в Университете Ватерлоо; из этих лекций и выросла данная книга. Ее материал объединяет скучноватый юмор автора, его «сократический» подход к каждому вопросу и его одержимость теорией вычислений и тем, как она соотносится с физическим миром. Но если в книге и присутствует некий главный «тезис», который должен вынести из нее читатель, то я, хоть убейте, не могу его сформулировать.

Можно также задаться вопросом, на какого читателя рассчитана данная книга. С одной стороны, она намного глубже, чем полагается быть популярной книге. Как и «Путь к реальности» Роджера Пенроуза, – чье предисловие обещает легкую прогулку даже тем читателям, которым в начальной школе плохо давались дроби, но первые же несколько глав заводят неосторожного в дебри голоморфных функций и расслоённых пространств, – «Квантовые вычисления со времен Демокрита» не годятся для людей с фобией к математике. Разумеется, любопытный дилетант сможет извлечь из этой книги немало информации, но при этом он (или она) должен быть готов пропускать некоторые особо темные места, – возможно, для того, чтобы вернуться к ним позже.

Так что если вы из тех, кто может переварить «научный текст» только после того, как из него тщательно вычистили всю науку, вам лучше поискать что-нибудь другое.

С другой стороны, книга получилась также слишком многотемной, легкомысленной и своеобразной, чтобы ее можно было использовать как учебник или справочник. Конечно, в ней есть теоремы, доказательства и упражнения и она охватывает основы поразительного числа научных областей, таких как логика, теория множеств, вычислимость, сложность, криптография, квантовая информация и теория вычислительного обучения. Представляется, что студенты высших учебных заведений в любой из этих областей, от предпоследнего курса и выше, могли бы обогатиться при помощи этой книги ценной информацией – или использовать ее в качестве занимательного самоучителя или курса переподготовки. Помимо основ, в книге содержится также значительный материал по квантовой теории сложности, к примеру о силе квантовых доказательств и совета, что (насколько известно автору настоящего обзора) нигде больше не в виде книги не издавалось. Но все же книга перескакивает с предмета на предмет слишком поспешно, чтобы ее можно было считать каноническим текстом на какую-либо тему.

Итак, для кого же предназначена эта книга? Неужели для неспециалистов, которые в реальности не пройдут дальше первой главы, но которые захотят впечатлить гостей, положив такую интеллектуальную книгу на журнальный столик? Я вижу лишь одну иную возможность: существует определенная аудитория (как правило, ей уделяют мало внимания) у научных книг, которые нельзя отнести ни к «популярной», ни к «профессиональной» категории. Речь идет о книгах, которые описывают участок интеллектуального ландшафта с позиции некоего исследователя (весьма предвзятой) и пользуются при этом примерно тем же языком, каким этот исследователь мог бы обсуждать свою тему в коридоре университета с коллегой из другой научной области. Возможно, помимо упомянутых коллег, эта гипотетическая «неохваченная аудитория» могла бы включать одаренных студентов или, скажем, программистов и инженеров, которым в университете нравились теоретические курсы и которые хотят выяснить, что в соответствующей области появилось нового. Возможно, это та же аудитория, что регулярно посещает «научные блоги», о которых мне приходилось слышать: онлайновые площадки, где кто угодно может, судя по всему, наблюдать, как настоящие ученые, люди с переднего края человеческого познания, занимаются мелкими дрязгами, обзывают друг друга и демонстрируют другие формы подросткового поведения. Там можно даже спровоцировать ученых и вынудить их показать себя с еще более неприглядной стороны. (Следует отметить, что автор книги ведет особенно эпатажный и скандальный блог такого рода.) Если такая аудитория действительно существует, то, быть может, автор знает, что делает, когда обращается к ней. Однако мне кажется, что автор получил при подготовке этой книги слишком много удовольствия, чтобы поверить, что он руководствовался сколько-нибудь проработанным планом.

Хотя я ценю добрые слова автора рецензии о моей книге (и даже о моей внешности!), которые вы могли видеть на предыдущих страницах, я при всем том категорически возражаю против высказанного им невежественного утверждения о том, что в книге «Квантовые вычисления со времен Демокрита» нет обобщающего тезиса. Он в книге есть – хотя, как ни странно, не я первым сумел понять, в чем он состоит. За формулировку центральной мысли этой книги я должен поблагодарить Love Communications – рекламное агентство из Сиднея (Австралия), вложившее эту мысль в уста гламурных моделей с целью повышения продаж принтеров.

Позвольте мне рассказать эту историю – она того стоит.

В 2006 г. я читал курс «Квантовые вычисления со времен Демокрита» в Университете Ватерлоо. В течение следующего года я выкладывать краткие заметки по этому курсу в своем блоге Shtetl-Optimized [1] – именно из этих заметок позже сложилась данная книга. Меня тогда воодушевил энтузиазм, с которым заметки были встречены читателями блога; должен сказать, что именно реакция читателей убедила меня опубликовать их в виде книги. Но был один отклик, который ни я, ни кто-либо другой не мог предвидеть заранее.