Надо сразу подчеркнуть, что на сегодняшний день подобные идеи звучат все еще очень необычно не только для людей, далеких от науки, но также и для множества ученых, профессионально занимающихся разработкой актуальных физических проблем. По сию пору практически всюду, от учебных курсов университетов до планов научных исследований в академиях, задачи развития фундаментальных основ физики и задачи построения эффективных квантовых компьютеров существуют совершенно отдельно друг от друга.
То есть у научного сообщества в целом пока и близко нет ощущения, что вместе с решением сугубо прикладной задачи создания настоящего квантового вычислителя любого нужного размера человечество одновременно постигнет и великую тайну природы. Ту самую причину, из-за которой на протяжении вот уже столетия никому из мудрейших никак не удается совместить в единую картину теорию квантовой физики и теорию гравитации Эйнштейна.
Чтобы стало яснее, отчего квантовая информатика в качестве «ключа ко всему в природе» пока что воспринимается большинством ученых со скепсисом и недоверием, имеет смысл хотя бы вкратце обрисовать, что конкретно принесла человечеству теория информации Шеннона.
Когда Клод Шеннон в 1940-е годы задался целью решить главную проблему связи – об эффективной доставке сообщения из точки А в точку Б, – он сразу сформулировал задачу предельно абстрактно. Сообщение может быть чем угодно: буквой, словом, фразой, числом, речью, музыкой, картинкой. Без разницы что – ЭТО просто надо передать из одного места пространства в другое, а для пересылки требуется коммуникационный канал.
Как любят излагать идею теперь, Шеннон отделил среду передачи от собственно сообщения. Сейчас идея может казаться тривиальной, но в те времена уже существовал дикий зоопарк разнообразных технологий связи, причем каждая жила собственной жизнью. Телефон и телеграф, радиосвязь и телевидение, радары и еще множество других систем, в изобилии придуманных в годы Второй мировой войны. Для работы с каждой из них специфику сообщения рассматривали в неразрывном сочетании с физикой конкретной среды передачи.
Революционный подход Шеннона позволил дать объединяющую, общую теорию для всех коммуникаций в целом. Выделив идею «сообщения», он привел все виды связи к единой форме абстрактных математических терминов. Сформулировав на языке математики внятное определение того, что означает весьма смутная прежде концепция «информации» конкретно для инженеров связи, ученый одновременно предложил и аккуратный способ эту информацию измерять. Благодаря этому стало ясно, каким образом информацию следует кодировать – как для защиты от искажений, так и для наиболее быстрой, эффективной передачи.
Фундаментальной же основой для новой теории стала простая и одновременно гениальная идея Шеннона, согласно которой информационное содержимое в сообщении абсолютно любого типа может быть измерено в двоичных цифрах 0 и 1. Или, кратко, в «битах»...
Это был воистину новаторский подход к задаче, совершенно никак не следовавший из того, как решались проблемы прежде, и фактически возвестивший зарю «эпохи информации», подлинная революция в компьютерно-коммуникационных технологиях.
Далеко не столь очевидным, особенно для компетентного сообщества ученых, пока что представляется другое утверждение, согласно которому появление в науке «бита» как фундаментальной порции информации вполне можно приравнивать к появлению в физике основополагающей идеи о квантах энергии.
Подробнее о том, насколько глубоким и близким к истине на самом деле является данное сопоставление, будет рассказано ниже. А пока – для более адекватного представления о подлинном масштабе вклада Шеннона в науку XX века – полезно привести такое мнение специалиста:
«Понятно искушение сравнивать Шеннона с Эйнштейном... Однако, хотя очертания свершений Эйнштейна огромны, и никто этого не будет отрицать, надо понимать вот что. Ведь мы все не живем на самом деле в эпоху относительности. Мы живем в эпоху информации.
И именно Шеннон – тот человек, чьи отпечатки пальцев сегодня имеются на каждом из наших электронных устройств, на каждом компьютерном экране, в который мы смотрим, на каждом из устройств цифровой связи. Он один из тех, кто преобразовал наш мир до такой степени, что после этой трансформации старый мир просто оказался забыт...»