УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ! Сколько звезд на небе?

Это наверняка уже подсчитано. Природой.

Компьютеры — это не только красивые коробки на столе и чипы размером с ноготь. Океаны, облака, планеты и черные дыры тоже регистрируют и обрабатывают информацию. К такому неожиданному выводу пришли два физика — создатель первого в мире квантового компьютера, профессор Сет Ллойд из Массачусетского технологического института и его коллега из Университета Северной Каролины Джек Энджи, который занимается изучением квантовой природы пространства-времени.

Поначалу, сообщает журнал Scientific American, физики задумались вот над чем. Теория относительности утверждает, что вся материя, попадающая в черную дыру, уже не может вырваться обратно. Однако в 70-х годах прошлого века профессор Стивен Хокинг из Кембриджского университета показал, что квантовая механика допускает наличие излучения из черных дыр.

В ходе анализа, проведенного Хокингом, выяснилось, что излучение носит случайный характер и не несет никакой информации о том, что попало в дыру.

Если бы туда провалился, к примеру, слон, возникло бы некое количество энергии, по которой, впрочем, нельзя было бы определить, что именно попало в дыру.

Столь очевидную потерю информации объяснить трудно, поскольку по законам квантовой механики она не может исчезнуть бесследно. И, как мы уже писали (см. «ЮТ» № 12 за 2004 г.), недавно сам Хокинг признал ошибочность своих прежних взглядов. Сейчас он, как и другие ученые, полагает, что на самом деле испускаемое черными дырами излучение носит не случайный характер, а представляет собой результат информационной обработки попавшего внутрь вещества.

И этот результат поддается анализу.

Подсчитано даже минимальное время, необходимое для такой операции. Согласно теореме Марголуса — Левитина, названной в честь пионеров теории обработки информации Нормана Марголуса из Массачусетского технологического института и Льва Левитина из Бостонского университета, подобный «компьютер», или, как его еще называют, «предельный ноутбук», способен выполнять до 10⁵¹ операций в секунду. (Сравните: скорость современного компьютера составляет примерно 3?10⁹  операций в секунду.)

Источником питания для него служит вещество Вселенной, преобразуемое в энергию, согласно известной формуле Эйнштейна Е = mс², например, с помощью реакции аннигиляции (соединения вещества с антивеществом) или термоядерной реакции.

В общем, как пишут Лдойд и Энди, «килограммовый кусок вещества, полностью преобразованного в энергию, — это научное описание 20-мегатонной водородной бомбы». Ну, а черная дыра, получается, представляет собой нечто вроде природного процессора, перерабатывающего информацию с невероятной скоростью.

Такой процессор не может не интересовать специалистов, уже столкнувшихся с тем, что наращивать скорость обычных чипов практически некуда.

Но как воспользоваться черной дырой для вычислений?

Действительно, как бы мог работать подобный природный, или, как его именуют ученые, сингулярный, компьютер для пользы людей? Ввод данных трудности не составит: их нужно лишь закодировать в виде вещества, а еще проще — энергии и послать в дыру, пишут они.

Это специалисты умеют. Кодируют же сейчас в виде нулей и единиц движение облаков, вспышки на Солнце или, к примеру, химические реакции, чтобы их обсчитал компьютер.

Готовя должным образом материал, который попадает в дыру, теоретически можно программировать ее работу так, чтобы производить любые вычисления.

Это пока, конечно, лишь теория. Тем не менее, исследователи полны осторожного оптимизма, полагая, что если не мы, так наши потомки смогут во всем разобраться и «предельные ноутбуки» можно будет купить в магазине где-то к середине XXIII века, хотя множество проблем придется разрешить прежде, чем такие устройства из мечты превратятся в явь.

Прежде всего, необходимо будет научиться четко фиксировать черные дыры. Некоторые физики полагают, что вокруг нас их видимо-невидимо, причем самых различных размеров, вплоть до самых миниатюрных, диаметром 10^-27 м, как раз такие подойдут для «предельного ноутбука».

Непонятно пока и то, как поместить черную дыру в некое подобие корпуса. Ведь экспериментаторы уже полвека работают с термоядерной плазмой, но управлять ею как следует так и не научились. Тем не менее, сами Ллойд и Энджи прямо-таки излучают оптимизм, полагая, что рано или поздно все проблемы будут утрясены, разложены по полочкам. И «предельный ноутбук» заработает.

Публикацию подготовил Максим ЯБЛОКОВ