# Джон Прескилл: «Квантовая запутанность — это валюта будущего столетия» Источник: https://www.youtube.com/watch?v=EKfsRmvwFV8 Канал: World Science Festival Опубликовано: 08.08.2025 --- В канун столетнего юбилея квантовой механики физики-теоретики Брайан Грин и Джон Прескилл обсуждают глубокую трансформацию этой науки: от изучения простых частиц к созданию квантовых компьютеров и пониманию структуры пространства-времени. В центре дискуссии — то, как квантовая запутанность, которую Эйнштейн считал «пугающим дальнодействием», сегодня становится главным ресурсом для технологического прорыва. ## 🌌 Квантовое столетие: от транзисторов к запутанности [[JUMP:01:05]] Джон Прескилл предлагает разделять историю квантовой механики на два этапа. Первые сто лет, начавшиеся с работ Гейзенберга (1925) и Шрёдингера (1926), были посвящены пониманию систем со слабо взаимодействующими частицами [1:49]. Это привело к созданию лазеров и транзисторов, которые лежат в основе всей современной электроники. Следующее столетие, по мнению Прескилла, будет посвящено изучению систем, где частицы «пронизаны» глубокой квантовой запутанностью [2:30]. Речь идет о состояниях, коллективные свойства которых настолько сложны, что их невозможно предсказать с помощью обычных компьютеров. Именно здесь проходит граница «квантового фронтира». Ключевые столпы квантовой реальности, по определению Грина и Прескилла: * **Вероятность:** мир фундаментально непредсказуем [4:02]. * **Суперпозиция:** объекты могут существовать в нескольких состояниях одновременно. * **Запутанность:** сильные нелокальные корреляции между частицами [14:51]. Прескилл подчеркивает, что квантовая вероятность отличается от обычной (как в прогнозе погоды). Если в быту мы используем вероятность из-за недостатка знаний (незнания всех движений молекул воздуха), то в квантовом мире случайность заложена в саму природу вещей: даже обладая полным описанием системы, вы не можете точно предсказать результат измерения [4:41]. ## 🧠 Спор Эйнштейна и Бора: финал столетней дискуссии [[JUMP:05:00]] Альберт Эйнштейн не мог примириться с внутренней случайностью мира и нелокальностью. В 1935 году в знаменитой статье EPR (Эйнштейн — Подольский — Розен) он указал на «странность» запутанности: измерение одной частицы мгновенно предопределяет состояние другой на другом конце галактики [6:32]. Эйнштейн считал это доказательством неполноты квантовой теории. Прескилл отмечает несколько исторических нюансов этого противостояния: 1. **Сложность Нильса Бора:** Ответ Бора Эйнштейну был настолько туманным, что его трудно понять даже сегодня [9:26]. Существует легенда, что в печатной версии ответа Бора страницы были перепутаны местами, и никто десятилетиями не замечал этого [10:20]. 2. **Прорыв Джона Белла:** В 1960-х Белл доказал, что спор Эйнштейна и Бора — это не просто философия. Он предложил математическое неравенство, которое позволило проверить экспериментально: действительно ли у частиц есть «скрытые параметры» [12:19]. 3. **Экспериментальное подтверждение:** Нобелевская премия 2022 года (Клаузер, Аспе, Цайлингер) окончательно подтвердила, что Эйнштейн ошибался — квантовые корреляции сильнее любых классических, а случайность истинна [12:05]. ## 🎢 Многомировая интерпретация и квантовые вычисления [[JUMP:18:21]] Обсуждая проблему измерения — как из множества квантовых возможностей рождается один результат, — Джон Прескилл признается в симпатии к интерпретации Эверетта (многомировой интерпретации) [18:21]. С его точки зрения, это самый простой подход, так как он не требует введения дополнительных правил: существует только уравнение Шрёдингера. Согласно этой логике: * При измерении наблюдатель и система запутываются [19:56]. * Наблюдатель становится частью квантового описания. * Каждый возможный исход реализуется в отдельной ветви «универсальной волновой функции» [27:19]. По мнению Прескилла, такая интерпретация была полезна Дэвиду Дойчу для теоретического обоснования мощности квантовых компьютеров: их можно представить как машины, выполняющие вычисления во множестве параллельных вселенных одновременно [30:14]. Хотя Прескилл не считает это единственно верным способом понимания, он признает его концептуальное удобство. ## 💻 Анатомия кубита: почему это работает быстро? [[JUMP:32:01]] Главное отличие классического бита (0 или 1) от квантового (кубита) заключается в способах измерения. Кубит можно представить как магнитную стрелку (спин), которую можно измерять по разным осям — вертикальной или горизонтальной [33:34]. Если вы точно знаете результат по одной оси, результат по другой будет абсолютно случайным. Мощь квантового компьютера кроется в экспоненциальной сложности описания запутанных систем: * Для описания состояния всего **100 кубитов** нужно перечислить $2^{100}$ комбинаций — это больше, чем число атомов в обозримой Вселенной [35:50]. * Для **300 кубитов** описание требует больше параметров, чем частиц во всей видимой Вселенной [36:41]. * Квантовый компьютер не просто «делает всё сразу», он манипулирует этими амплитудами вероятности [47:17]. Прескилл объясняет суть квантовых алгоритмов (например, алгоритма Питера Шора) через интерференцию. Квантовое вычисление настраивается так, чтобы амплитуды всех «неправильных» ответов гасили друг друга (деструктивная интерференция), а амплитуда «правильного» ответа усиливалась (конструктивная интерференция) [48:24]. ## 🛠️ Трудности реализации: декогеренция и ошибки [[JUMP:54:58]] Несмотря на теоретические преимущества, создание квантового компьютера — колоссальная инженерная задача. Главный враг здесь — декогеренция [56:20]. Окружающая среда постоянно «подсматривает» за кубитами, заставляя их вести себя классически. Для борьбы с этим используются «квантовые коды исправления ошибок»: * Информация хранится не в одном физическом кубите, а распределяется через запутанность между многими частицами [1:02:59]. * Если среда повреждает один физический кубит, логическая информация сохраняется в корреляциях между остальными [1:04:06]. * Современный уровень ошибок — примерно **1 на 1000** операций [1:08:55]. Для запуска полезных алгоритмов нужно достичь уровня **1 на миллиард** или триллион [1:08:01]. Прескилл отмечает прогресс команды Google Quantum AI, которая в 2023 году продемонстрировала, что увеличение числа физических кубитов (с 9 до 49) действительно снижает вероятность ошибки логического кубита [1:10:19]. ## 🕳️ Черные дыры как квантовые компьютеры [[JUMP:1:23:47]] В последние десятилетия обнаружилась поразительная связь между квантовой информацией и гравитацией. По словам Прескилла, черные дыры — это «самые эффективные скрамблеры информации в природе» [1:27:08]. Они перемешивают входящую информацию быстрее, чем любой другой процесс, разрешенный законами физики. Основные открытия на этом стыке: 1. **Голография и коды:** Оказалось, что математика, описывающая исправление ошибок в квантовых компьютерах, идентична математике, описывающей структуру пространства-времени в голографических моделях [1:25:33]. 2. **Эффект Хайдена — Прескилла:** Если бросить дневник в уже «старую» (наполовину испарившуюся) черную дыру, информацию из нее можно будет извлечь по нескольким вылетевшим частицам излучения Хокинга почти мгновенно (за миллисекунды), а не за миллиарды лет [1:29:20]. ## 🏀 Стивен Хокинг, бейсбол и пари [[JUMP:1:31:46]] Завершая беседу, Джон Прескилл вспоминает свои знаменитые пари со Стивеном Хокингом. Хокинг десятилетиями утверждал, что информация в черной дыре уничтожается безвозвратно. Прескилл и Кип Торн ставили на обратное. В 2004 году в Дублине Хокинг публично признал поражение. В качестве приза он вручил Прескиллу бейсбольную энциклопедию — массив данных, из которого можно извлечь информацию по желанию [1:35:08]. Прескилл с иронией вспоминает, как Хокингу пришлось заказывать ее экспресс-доставкой в Ирландию. Интерес Прескилла к статистике и математике начался именно с бейсбольных карточек в возрасте 6 лет [1:41:37]. Сегодня ученый видит в этом глубокую аналогию: как статистика игрока кодирует его талант, так и квантовая информация кодирует саму ткань нашей реальности.