# Мичио Каку о будущем IT: «Кремниевая долина скоро станет ржавым поясом»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=lum6rdKr4To
Канал: StarTalk
Опубликовано: 04.06.2024

---

В рамках специального выпуска научно-популярного шоу StarTalk на сцене Beacon Theater в Нью-Йорке встретились выдающийся физик-теоретик Мичио Каку, астрофизик Нил Деграсс Тайсон и комедийная актриса Тиффани Хэддиш. Участники дискуссии обсудили грядущую квантовую революцию, способную полностью изменить привычный уклад человеческой цивилизации — от медицины и энергетики до взлома любых систем шифрования и межзвездных путешествий. В центре внимания оказалась концепция квантового превосходства и то, как переход от кремниевых транзисторов к манипуляциям на уровне отдельных атомов определит будущее человечества.

## 🚀 Четвертая промышленная революция: от пара к квантам
[[JUMP:02:16]]

На протяжении большей части человеческой истории жизнь людей была тяжелой и короткой, а средняя продолжительность жизни составляла всего около 30 лет [2:56]. Однако, как напоминает Мичио Каку, развитие физики раз за разом коренным образом меняло судьбу цивилизации [3:09]. Историю научно-технического прогресса можно разделить на четыре ключевых этапа:

*   **Первая промышленная революция:** Около 300 лет назад физики детально описали законы термодинамики и силу пара [3:23]. Это привело к появлению паровозов, автомобилей, ткацких фабрик и дало мощный толчок развитию промышленности.
*   **Вторая промышленная революция:** Ученые подчинили себе законы электричества и магнетизма [3:35]. Появились генераторы, электростанции и лампы накаливания, что полностью изменило быт людей.
*   **Третья промышленная революция:** Изучение транзисторов и физики полупроводников породило компьютерную эру и цифровой мир, в котором мы живем сегодня [3:48].
*   **Четвертая промышленная революция:** По мнению Мичио Каку, человечество сейчас находится на пороге новой эпохи, двигателями которой станут искусственный интеллект и квантовые компьютеры [3:48].

## ⚛️ Квантовая физика против ньютоновской механики: в чем разница?
[[JUMP:04:00]]

Нил Деграсс Тайсон отмечает, что сегодня термином «квантовый» часто злоупотребляют в массовой культуре [4:14]. Мичио Каку объясняет разницу между макро- и микромиром через призму законов физики. Обычный мир подчиняется классической механике Ньютона [4:28]. По этим законам движутся планеты, кометы, пушечные ядра и камни. 

Однако на субмикроскопическом уровне в силу вступает квантовая механика [4:40]. Именно она определяет свойства пластика, металлов, органических молекул и человеческой плоти [4:55]. 

Главное отличие классического компьютера от квантового кроется в базовой единице информации:

1.  **Классический транзистор:** Работает по принципу бинарной логики. Он может находиться строго в одном из двух состояний — «включено» или «выключено» (1 или 0) [5:09].
2.  **Квантовый транзистор (кубит):** Может находиться не только в положениях «вверх» или «вниз», но и в любом промежуточном состоянии одновременно [5:22]. Количество этих промежуточных состояний бесконечно [5:37].

По словам Мичио Каку, компьютер, использующий для вычислений отдельные атомы, теоретически обладает бесконечно большей мощностью, чем классические кремниевые системы [5:37]. Именно поэтому ведущие мировые лаборатории ведут гонку за создание полноценного квантового компьютера [5:52].

## 💾 Закат Кремниевой долины и рождение атомных компьютеров
[[JUMP:06:44]]

Мичио Каку прогнозирует, что в обозримом будущем Кремниевая долина может превратиться в новый «ржавый пояс» устаревших технологий, уступив место атомным вычислениям [6:57]. Современная литография подходит к своему физическому пределу. Самый маленький кремниевый транзистор, который физически можно создать сегодня, имеет ширину около 50 атомов [7:11]. Для масштабов микромира это огромная величина. 

Цель квантовых инженеров — создать компьютер, где один транзистор будет состоять всего из одного атома [7:24]. Мичио Каку подчеркивает, что первые прототипы таких машин уже созданы [7:37]. 

Термин «квантовое превосходство» (Quantum Supremacy) означает момент, когда квантовое устройство решает задачу, непосильную для самого мощного в мире классического суперкомпьютера [7:50]. Физик утверждает, что ученые уже продемонстрировали квантовое превосходство при решении специфических задач [9:41]. Сейчас усилия США, Китая, Германии и ЕС направлены на создание универсального квантового компьютера, способного решать любые прикладные задачи [9:55].

## 🐭 Лабиринт возможностей: как вычисляет квантовый компьютер
[[JUMP:12:33]]

Чтобы наглядно объяснить разницу в механизме вычислений, Мичио Каку приводит аналогию с мышью в лабиринте [12:46]:

*   **Классический компьютер** просчитывает каждый маршрут строго по очереди [12:46]. Он пробует один путь, упирается в тупик, возвращается назад и тестирует следующий [13:00]. Процесс идет шаг за шагом, пока машина не наткнется на выход.
*   **Квантовый компьютер** сканирует абсолютно все возможные пути в лабиринте одновременно и мгновенно выдает правильное решение [13:40].

По мнению физика, такая способность вычислять в режиме мультиверса (многомировой интерпретации) объясняет колоссальную скорость работы квантовых систем [14:48]. Электрон существует во множестве параллельных состояний одновременно, что напоминает сюжет оскароносного фильма «Всё везде и сразу» [15:14]. 

В обычной жизни люди видят лишь усредненную классическую реальность [15:54]. Однако на квантовом уровне электрон находится везде, пока не будет произведено измерение [18:57]. В момент измерения все вероятностные волны схлопываются (происходит коллапс волновой функции), и частица фиксируется в одной точке [18:57]. Физик цитирует великого математика Джона фон Неймана, который на вопрос о том, как уложить эту парадоксальную концепцию в голове, ответил: «К этому просто нужно привыкнуть» [19:12].

## ❄️ Сверхнизкие температуры: почему квантовый процессор похож на люстру
[[JUMP:20:33]]

Современный квантовый компьютер нельзя положить в карман. Главная технологическая сложность заключается в том, что для работы кубитов необходима температура, предельно близкая к абсолютному нулю [20:48]. Тепловые колебания атомов вносят помехи (декогеренцию), разрушая хрупкое квантовое состояние системы [21:01].

Из-за этого внешне квантовый компьютер напоминает огромную и сложную золотую люстру [21:26]. Мичио Каку объясняет, что сам вычислительный чип — это крошечная коробочка на самом дне этой конструкции [21:39]. Все остальное сооружение представляет собой каскад охлаждающих трубок и термостатов, снижающих температуру процессора до долей градуса выше абсолютного нуля, чтобы исключить любое влияние вибрации электронов внешней среды [21:39].

## 🐈 Кот Шрёдингера, квантовая запутанность и крушение теории Эйнштейна
[[JUMP:23:09]]

Обсуждая парадоксы квантового мира, Мичио Каку напоминает об известном мысленном эксперименте с котом Шрёдингера [23:24]. Кот заперт в коробке с резервуаром с ядовитым газом, запуск которого привязан к распаду радиоактивного атома. Согласно квантовой теории, пока коробка закрыта, животное находится в состоянии суперпозиции — оно одновременно и живо, и мертво [24:20]. Только в момент открытия коробки и проведения измерения волновая функция коллапсирует в один из исходов [24:35]. Этот парадокс — не просто абстрактная философия. Квантовые состояния атомов лежат в основе работы ядерного оружия, что подтверждено испытаниями в Лос-Аламосе [25:55-26:10].

Другой фундаментальный феномен — квантовая запутанность [26:37]. Если два электрона взаимодействуют, их спины запутываются [27:45]. Если разнести эти частицы на противоположные концы Вселенной и изменить направление спина одной из них, вторая изменит свой спин мгновенно [27:58]. 

Альберт Эйнштейн не принимал эту концепцию, пренебрежительно называя ее «жутким действием на расстоянии», поскольку мгновенная реакция означала передачу информации быстрее скорости света [27:58]. Однако современные эксперименты доказали, что Эйнштейн ошибался [28:24]. Запутанные частицы действительно реагируют мгновенно. 

При этом, как уточняет Мичио Каку, общая теория относительности не нарушается: мгновенно передаваемая информация является абсолютно случайным шумом (сырыми данными), с помощью которого невозможно передать полезное сообщение быстрее скорости света [28:38-28:52].

## 🔐 Конец шифрования и крах блокчейна
[[JUMP:35:50]]

Одним из первых практических и геополитически значимых применений квантовых компьютеров станет сфера безопасности. Современное шифрование (включая банковские транзакции, военные коды и блокчейн криптовалют) базируется на математической сложности факторизации — разложения огромных чисел на простые множители [36:45].

*   Для классического суперкомпьютера задача по нахождению простых множителей для 100-значного числа потребует нескольких тысяч лет непрерывных вычислений [37:00].
*   Квантовый компьютер благодаря параллелизму кубитов сможет выполнить эту операцию практически мгновенно [37:00].

Мичио Каку предупреждает, что с появлением полноценного квантового компьютера все криптографические коды мира устареют в один миг [37:14]. Страна, которая первой создаст масштабируемое квантовое устройство, получит доступ ко всем государственным, финансовым и военным секретам планеты [37:54].

## 🧬 Медицина будущего и вторая «зеленая революция»
[[JUMP:39:01]]

Помимо военных и оборонных задач, квантовые вычисления откроют фантастические возможности в биологии и химии. Сегодня поиск новых лекарств ведется средневековым методом проб и ошибок: ученые смешивают вещества в тысячах чашек Петри в надежде случайно обнаружить нужную реакцию [39:13]. 

Квантовый компьютер позволит полностью моделировать молекулярные взаимодействия на атомном уровне [39:39]. Это будет «химия без химиков», которая позволит быстро создавать лекарства от рака, болезней Альцгеймера и Паркинсона [39:39].

Также квантовые вычисления помогут решить глобальную продовольственную проблему:

*   **Моделирование фотосинтеза:** Ученые до сих пор не могут воссоздать точный процесс того, как растения превращают углекислый газ и воду в сахар под действием света, поскольку это чисто квантовомеханическое явление [40:06-40:20]. Квантовый компьютер поможет полностью расшифровать этот процесс.
*   **Оптимизация производства удобрений:** Сегодня для извлечения азота из воздуха и создания удобрений требуются колоссальные заводы, потребляющие огромные объемы энергии [40:34-40:47]. Квантовое моделирование катализаторов позволит удешевить этот процесс в разы, что положит начало второй «зеленой революции» [41:01-41:43].

## 🌌 Теория струн, Большой взрыв и космические червоточины
[[JUMP:42:09]]

Мичио Каку, будучи одним из первопроходцев теории струн, считает, что квантовые компьютеры необходимы для решения фундаментальных космологических вопросов [42:50]. Согласно теории струн, до Большого взрыва Вселенная представляла собой «кипящую воду», состоящую из мириадов субатомных пузырьков времени и пространства — так называемой квантовой пены [43:18-43:58]. Один из таких пузырьков расширился и превратился в нашу Вселенную [43:46]. 

Однако уравнения теории струн столь сложны, что ни один человек на Земле не способен их решить [44:36]. Квантовые машины помогут физикам просчитать эти уравнения и точно определить, почему именно наш «пузырь» расширился и создал наблюдаемый мир [45:45].

Также квантовые технологии могут совершить революцию в космических путешествиях. При использовании традиционных химических ракет (таких как Сатурн-5) полет до ближайшей звезды займет около 70 000 лет [45:59]. Решением могут стать червоточины (кротовые норы) — пространственно-временные мосты, предсказанные Эйнштейном и Розеном в 1935 году [46:27, 48:40]. 

Для удержания червоточины в стабильном состоянии и предотвращения ее коллапса требуется экзотическая отрицательная материя или колоссальные объемы отрицательной энергии [48:27-48:55]. Мичио Каку отмечает, что микроскопические объемы отрицательной энергии уже успешно создаются в современных лабораториях с помощью нанотехнологий [50:14-50:28]. В теории, квантовые вычисления позволят рассчитать параметры стабильных проходимых червоточин на основе метрики Керра (модели вращающейся черной дыры) для межзвездных перелетов [51:08-51:48].

## 🤖 Восстание машин: реальные и мнимые угрозы искусственного интеллекта
[[JUMP:53:07]]

Обсуждая опасения общества перед сверхразумным ИИ, Мичио Каку призывает к трезвой оценке возможностей робототехники. Он сравнивает лучшие современные военные беспилотники с обычными лесными насекомыми: если бросить их в диком лесу, жук легко выживет, найдет еду и спарится, в то время как дорогой робот споткнется, упадет и не сможет подняться [53:48-54:16]. 

Тем не менее, физик выделяет две ключевые опасности ИИ:

1.  **Краткосрочная угроза:** Автономные боевые дроны, запрограммированные уничтожать цели по тепловому силуэту человека без прямого подтверждения оператора [54:57-55:10].
2.  **Долгосрочная угроза:** Появление роботов с интеллектом на уровне обезьяны. Мичио Каку считает, что к моменту достижения этой планки ученым необходимо вживить в их процессоры специальный чип экстренного отключения на случай, если у машин возникнут «злонамеренные мысли» [54:16].

Нил Деграсс Тайсон вспомнил их спор с Мичио Каку в 1999 году накануне наступления 2000 года (проблема Y2K) [55:50]. Тогда Каку всерьез опасался глобального сбоя компьютерных систем, контролирующих критическую инфраструктуру жизнеобеспечения. Спор выиграл Тайсон — катастрофы не произошло, однако прецедент показал, насколько человечество уязвимо перед потенциальным выходом систем автоматизации из-под контроля.

## 🔮 За пределами атома: ядерный магнетизм и шкала Кардашёва
[[JUMP:57:13]]

Что ждет человечество, когда потенциал квантовых компьютеров на основе электронов будет полностью исчерпан? Мичио Каку утверждает, что следующим шагом станет переход от атомного уровня к ядерному [58:34-58:59]. Примером использования ядерных квантовых состояний являются современные аппараты МРТ (магнитно-резонансной томографии). Изначально эта технология называлась ЯМР (ядерный магнитный резонанс), но слово «ядерный» убрали из названия, чтобы не пугать пациентов [57:55-58:08]. МРТ считывает спины непосредственно атомных ядер, проникая глубоко в ткани тела без какого-либо хирургического вмешательства [58:21]. Манипуляции со спином массивного ядра атома — это следующий рубеж вычислительной техники.

Освоение этих энергий напрямую связано с развитием цивилизации по шкале Кардашёва, предложенной астрономом Николаем Кардашёвым [1:01:52]:

*   **Тип I (Планетарная цивилизация):** Полностью контролирует энергию своей планеты (управляет погодой, землетрясениями, ураганами и вулканами) [1:02:05].
*   **Тип II (Звездная цивилизация):** Напрямую аккумулирует и использует всю энергию своей звезды (подобно цивилизациям в сериале «Звездный путь») [1:02:20].
*   **Тип III (Галактическая цивилизация):** Управляет энергией целой галактики и свободно перемещается через черные дыры [1:02:32].

По словам Мичио Каку, сейчас человечество находится на уровне «Типа 0» [1:03:00]. Мы берем энергию солнца опосредованно, сжигая мертвые растения (уголь и нефть) или улавливая малую часть лучей солнечными панелями. Карл Саган рассчитал, что текущее состояние человечества соответствует индексу 0,7 [1:04:06-1:04:34]. Саган предполагал, что перехода к полноценному первому типу мы сможем достичь к концу XXI века [1:04:06].

## 🌌 Космическая перспектива Нила Деграсса Тайсона
[[JUMP:1:06:09]]

В завершение встречи Нил Деграсс Тайсон поделился своей «космической перспективой» на научный прогресс [1:06:09]. Двигателем цивилизации всегда выступает фундаментальное любопытство ученых, исследующих неведомые рубежи [1:06:09]. 

Часто общество критикует фундаментальную науку за оторванность от реальности, задавая вопрос: «Зачем тратить деньги на атомы, когда на Земле есть голодные люди?» [1:06:49]. Однако история доказывает обратное. Открытия квантовой физики в 1925 году казались современникам чистой абстракцией [1:07:01]. Но именно они спустя полвека легли в основу IT-революции [1:07:16]. Без квантовой механики сегодня не существовало бы ни одного процессора, жесткого диска или базы данных [1:07:16]. 

Полноценная квантовая революция происходит прямо сейчас, на глазах нашего поколения [1:08:49]. И главный вопрос, который оставляет ученых без сна по ночам: достаточно ли умен наш биологический вид, чтобы совладать с силами Вселенной, которые мы начинаем приручать [1:09:03]?