ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.08.2024
Просмотров: 368
Скачиваний: 0
СОДЕРЖАНИЕ
Теории управления квантовыми системами.
1. Основные понятия и определения квантовой механики
1.1. Чистые и смешанные состояния
2. Элементы квантовой теории информации
2. 3. Преобразование одного кубита
2.5. Перепутывание и квантовая неразличимость
2.6. Логический элемент «управляемое не»
3. Парадокс эйнштейна – подольского – розена (эпр)
5.4 Понятие о квантовой криптографии
5.4.1. Защита посредством неортогональных состояний
5.4.2. Защита посредством перепутывания
5.4.3. Практическая реализация квантово – криптографических систем
6.2. Протокол квантовой телепортации
6. 3. Обзор некоторых экспериментальных результатов по квантовой телепортации
6.4. Заключительные замечания: возможна ли телепортация макрообъекта?
7. Квантовые вычисления. Квантовые компьютеры.
7.4.2. Моделирование вероятности
7.4.3. Алгоритм разложения на простые множители или алгоритм Шора
7.5. Общие требования к квантовым компьютерам Практическая реализация
В рамках предлагаемой гипотезы интересно проанализировать еще и такой вопрос: а что происходит с человеком, у которого удален эпифиз? Такие операции проводят при наличии в нем злокачественной опухоли. Как ведут себя пациенты после операции? В Интернете встречались описания случаев, когда после удаления эпифиза люди испытывают так называемое «би-размещение». Вот одно из таких описаний: «Я наблюдал много нейрохирургических пациентов, у которых был удален эпифиз вследствие опухоли. Они классически демонстрируют виртуальное „би-размещение“, при котором они существуют одновременно и в призрачной реальности, и в настоящем. Они существуют в ярком „сновидческом“ состоянии, пока находятся в сознании, и могут чередовать два эти состояния своего сознания. При тестировании этих пациентов выявляется, что их ориентация в „этой“ действительности несколько отличается от нормы и может казаться немного странной случайному наблюдателю. Любопытно, что эти пациенты демонстрируют полностью зафиксированный пристальный взгляд со слабо различимым движением глаз. И еще более любопытно то, что, когда они перемещаются в „этой“ реальности, то и в „другой“ реальности перемещаются на такое же расстояние. Один джентльмен, которому я помогал дойти до ванной, остановился на полпути и некоторое время не мог идти дальше вследствие того, что в его „другой“ реальности он был на скачках, и то место, где мы находились в коридоре госпиталя, одновременно воспринималось им как граница трека. Мы не двигались до тех пор, пока путь не стал свободен от лошадей, которые могли его сбить».
Здесь можно, в принципе, заметить аналогию со сломанным квантовым компьютером, когда теряется способность выделить из суперпозиционного состояния подходящую «картинку» восприятия, и они остаются наложенными друг на друга. Но в то же время человеческий организм — достаточно надежная система, и многие его основные функции дублируются, поэтому удаление эпифиза не приводит к тотальному «выключению» квантового компьютера (нашего сознания). Кристаллы гидроксиапатита есть не только в эпифизе, но и в окружающих тканях, его вообще достаточно много в нашем организме. Да и квантовый «слепок» эпифиза продолжает оставаться на месте, связанный нелокальными корреляциями с другими функционирующими частями системы. Поэтому наш квантовый компьютер и не выключается, а продолжает работать, его лишь иногда «глючит», но эти сбои по симптомам «би-размещения» сами по себе недвусмысленно свидетельствуют в пользу квантовой гипотезы с ее суперпозицией состояний восприятия. По аналогии с квантовым компьютером этот «сбой» можно представить таким образом: мы проводим квантовые вычисления, но не можем вывести результат, не можем декогерировать его на плотных кубитах и увидеть, что же получилось. Плотных кубитов просто нет, эпифиз удален — результат не перенесен на материальный носитель, он не может быть «считан» другими материальными структурами мозга в качестве информации восприятия об окружающих нас предметных телах. В лучшем случае на месте эпифиза остается его квантовый ореол — тонкоэнергетическая структура, и мозг «считывает» информацию оттуда, но при этом нет возможности отличить тонкую «призрачную реальность» от настоящей — и та, и другая картинка восприятия содержится в тонкой структуре. Мозг не в состоянии выбрать ту, которая относится к плотному миру, поскольку нет плотных носителей этой информации, откуда она может быть считана.
Рядом современных исследователей было доказано, что отложения мозгового песка шишковидной железы являются результатом метаболической активности пинеалоцитов, а не патологическим процессом, в ходе которого происходит кальцификация некротизированных тканей железы, как долгое время считалось ранее. Уменьшение образования мозгового песка ассоциируется с множеством заболеваний, тогда как увеличение его количества не указывает на специфическое патологическое состояние. Исследования показали, что песчинки мозгового песка различных размеров и плотности возникают как среди пинеалоцитов (клеток шишковидной железы), так и среди арахноидальных клеток (клеток сосудистой оболочки мозга). Увеличение размеров песчинок в областях кальцификации протекает с помощью аппозионного роста. Песчинки окружены коллагеновыми волокнами и образуют концентрические слои различной плотности. В этих слоях были найдены структуры игольчатой формы, похожие на кристаллы гидроксиапатита. Эти неправильной формы многослойные концентрические отложения шишковидной железы содержат:
1) гидроксиапатит Са5(РО4)3ОН;
2) фосфат кальция Са3(РО4)2;
3) гидрофосфат кальция Са3(РО4)2 ∙ H2O;
4) карбонатапатит СаCO3ОН;
5) кальцит CaCO3.
Помимо этого неорганического компонента, есть и органический, который имеет две составляющие: гормональную (сюда входят более 10 гормонов шишковидной железы) и негормональную (в структуре мембран и цитоплазматического матрикса клеток пинеалоцитов). Гормональная составляющая органического компонента мозгового песка: индоламины — мелатонин, серотонин; производные триптофана–5-гидрокситриптофол, 5–метокситриптамин, 5-метокситриптофол, норадреналин,
адреногломерулотропин; пептиды–аргинин, вазотоцин, пинолин, тиреотропин рилизинг-фактор.
Соединение органического и неорганического компонентов мозгового песка придают ему большую прочность, сравнимую с прочностью стали.
Свойства пинеалоцитов, обусловленные их способностью формировать неорганический компонент мозгового песка в виде отложений кристаллов гидроксиапатитов и гидрофосфата кальция, нельзя признать специфическими. Подобные процессы — отложение вышеупомянутых соединений — происходят и в других соматических клетках организма в физиологических условиях, как внутриклеточно (в митохондриях и лизосомах), так и внеклеточно (гликозаминогликаны, коллагеновые волокна). Этиология этого процесса не известна. По мнению И. В. Сяэск, образование неорганического компонента мозгового песка нельзя рассматривать отдельно от происходящего в организме процесса, известного под названием «кальциноз», — это звенья единого процесса, функция и значение которого досконально не исследованы современной наукой. Неорганические отложения в виде гидроксиапатитов, карбонапатитов, фосфата кальция возникают в результате физиологических процессов в сосудистых желудочках мозга, костной ткани, дентине и эмали зубов и т. д. Они имеют место и при патологических процессах: в атеросклеротических бляшках и клапанах сердца на ранних стадиях атеросклероза, при остеохондрозе, остеоартритах, гидроксиапатитной артропатии, бронхолитиазе, нефрокальцинозе, в оболочках нервов при сахарном диабете и пр. Неорганический компонент мозгового песка чувствителен к кислотно-щелочному балансу организма. Образованию кристаллической фазы способствует щелочная среда организма, тогда как кислотная легко растворяет кристалл. Литий и фтор препятствуют его растворению.
Кристаллы гидроксиапатитов эпифиза более мелкие, чем в костной ткани, причем у мозгового песка более высокий процент кристаллизации, нежели в костной ткани, за счет более низкого процента субмикрокристаллической фракции этого минерала.
Необходимо отметить, что гормон мелатонин, ранее считавшийся специфическим гормоном шишковидной железы, вырабатывается также клетками кишечника и сетчатки глаз. Свойства мелатонина, вырабатываемого железой в ночное время суток, чрезвычайно многообразны: он обладает гипнотическим действием, осуществляет контроль над биологическими ритмами и процессом старения, играет роль в развитии сезонных депрессий, влияет на репродуктивные функции, обладает антиоксидантным и антипролиферативным эффектами, стимулирует клеточный иммунитет.
Мозговой песок имеет желтоватый оттенок, который ему могут придавать содержащиеся в его составе примеси: стронций, цинк, магний, натрий, железо, сера. Наблюдаемая фосфоресценция (хемилюминесценция голубого цвета) мозгового песка может объясняться как интенсивными биохимическими процессами, так и наличием радиоактивных включений в виде солей урана. Последние придают мозговому песку и кристаллическим отложениям кальция в различных органах и тканях при кальцинозе радиоактивные свойства, делая эти отложения одним из источников рентгеновского излучения организма.
Предполагают, что увеличение содержания ионов магния в кристаллах гидроксиапатита от сердцевины к его периферии свидетельствует о замедлении скорости роста кристаллов. Вероятно, что к наиболее активным ингибиторам относятся пирофосфаты, фосфонаты, дифосфонаты.
Таким образом, для чего нужен мозговой песок, так никто и не знает — никаких видимых «помех» для функционирования эпифиза он вроде бы не создает, а о том, что он может быть полезен, никто даже не задумывается.
Можно предположить (С.И. Доонин), что квантовый компьютер уже давно реализован самой природой и вполне успешно функционирует в нашем головном мозге. Слишком много явных параллелей тут можно провести, что, видимо, не случайно. Раньше осознать это обстоятельство было невозможно, уловить это соответствие было нереально, поскольку просто не существовало представлений о том, что такое квантовый компьютер».
Таким образом, физические исследования, направленные на создание квантового компьютера, проливают свет на одну из самых захватывающих и интригующих тайн нашего бытия и помогают найти ответ на вопрос, что такое сознание, и каким образом оно функционирует.
Гипотеза о "квантовом сознании" вполне корректна и с философской точки зрения. Философским основанием отождествления сознания с квантовым компьютером может служить, в частности, так называемый "двухаспектный подход", предложенный еще в середине прошлого века Г.Т. Фехнером. Согласно этой концепции материя и сознание соотносятся как "внутреннее" и "внешнее", т.е. как "бытие, как оно существует само по себе" и его восприятие извне - "проекция" в сознание другого субъекта. Материя с этой точки зрения есть лишь восприятие иной субъективности и, следовательно, фундаментальным является не разделение бытия на материю и сознание, а различие между "Я" и "не-Я".
Корректное обоснование гипотезы "квантового сознания" требует детального сопоставления, во-первых, наиболее общих "формальных" свойств сознания и квантовых объектов и, во-вторых, сопоставления более конкретных функциональных свойств сознания и соответствующих свойств квантовых компьютеров. Действительно, согласно "двухаспектному" решению психофизической проблемы физические свойства есть лишь "инобытие" или "внешняя проекция" свойств того, что само по себе существует как некая субъективная реальность, на определенном уровне организации принимающая форму сознания. Следовательно, должен существовать строгий изоморфизм свойств сознания и свойств гипотетической квантовой структуры сознания. И такого рода изоморфизм, по крайней мере, между предельно общими "формальными" свойствами сознания и свойствами произвольных квантовых систем, действительно имеет место.
К числу предельно общих свойств сознания, имеющих квантовые аналоги, относятся целостность, временная нелокальность, а также двойственная актуально-потенциальная структура сознания: наличие в сознании наряду с актуальными, чувственными переживаниями, также сверхчувственных (бескачественных, внепространственных и вневременных) смыслов, которые можно истолковать как "чистые потенции", т.е. онтологически наличные возможности, присущие тем или иным актуальным переживаниям. С позиций квантовой теории можно также объяснить кажущееся противоречие между качественной разнородностью чувственных переживаний и бескачественностью физической реальности. Дело в том, что математический аппарат квантовой механики способен описать лишь потенциальную сторону бытия, соответствующую (с точки зрения "двухаспектного подхода") смыслам, которые также бескачественны. Качества же могут возникать лишь в связи с квантовыми измерениям. Учет также и принципов теории относительности позволяет усмотреть физический аналог укорененности индивидуального сознания (Я) в надиндивидуальном идеальном бытии (свойство сознания, которое отмечали многие философы, начиная с Платона).
"Психофизическую проблему", т.е. проблему отношения материи и внутреннего феноменального мира человека, современная наука не только не решила, но, в сущности, даже не знает, как к ней подступиться.
Анатомические, нейрофизиологические, нейропсихологические исследования указывают на неразрывную связь сознания с мозгом: сознание невозможно без нормально функционирующего мозга, поражение коры и подкорковых структур мозга приводит к специфической парциальной дисфункции сознания; никакие ощущения не возникают, пока нервные импульсы от органов чувств не достигнут соответствующих нейронных структур (анализаторов). Воздействуя на мозг, например, слабым электрическим током можно получить, минуя органы чувств, практически любые сенсорные эффекты или же воздействовать на эмоциональную сферу, волю, мышление и память. Те сведения о мозге, которые нам дает нейрофизиология и нейроанатомия, по большей части укладываются в схему, согласно которой мозг есть некая разновидность "сетевого нейрокомпьютера", т.е. представляет собой нечто подобное сети взаимосвязанных вычислительных устройств, параллельно обрабатывающих большие массивы сенсорной информации. Нейрон рассматривается с этой точки зрения как основной рабочий элемент "нейрокомпьютера", а его функция сводится к простому суммированию входных сигналов (нервных импульсов, поступающих от других нейронов) с различными "весовыми коэффициентами". Если сумма превышает определенный порог, то нейрон генерирует "потенциал действия" - стандартный импульс, который может быть адресован десяткам тысяч других нейронов. Функция долгосрочной памяти в этой модели обеспечивается устойчивыми изменениями проводимости межнейронных контактов – синапсов. Еще в 40-х годах 20 века было показано, что сеть, построенная из элементов, аналогичных по своим функциональным свойствам нейронам, способна, при условии наличия достаточно большого числа нейроподобных элементов, выполнять функцию универсальной вычислительной машины, т.е. вычислять все, что вычислимо в интуитивном смысле.
Если исключить для человеческого интеллекта возможность решения алгоритмически неразрешимых задач, то формально можно допустить возможность реализации человеческого сознания, по крайней мере, тех функций, которые ассоциируются с сознанием, с помощью "сетевого нейрокомпьютера" такого типа, каким представляется мозг человека по результатам нейробиологических исследований.
Если оценивать человеческий мозг как универсальное вычислительное устройство, то различие между мозгом и обычным компьютером с принципиальной точки зрения может касаться только двух параметров: это - быстродействие и объем памяти. В остальном универсальные вычислительные машины эквивалентны - все они способны вычислить любые алгоритмически вычислимые функции, если, конечно, обладают достаточным объемом памяти и достаточным быстродействием. Следовательно, если человек превосходит компьютер в тех или иных отношениях, то только за счет более высокой скорости обработки информации и б'ольшего объема доступной памяти. Возможно, естественный интеллект сильнее, чем искусственный, просто потому, что он использует гораздо более мощные компьютерные ресурсы. Но именно с точки зрения предполагаемого превосходства в объеме памяти и быстродействии нейрофизиологическая модель мозга, как "сетевого нейрокомпьютера", представляется неудовлетворительной. Нейрон – это, по компьютерным меркам, чрезвычайно медлительный, ненадежный, обладающий огромной латентностью и рефрактерностью функциональный элемент: время переключения на одном нейроне составляет величину порядка одной сотой секунды, максимальная частота импульсов не превышает нескольких сотен герц и т.д. По всем этим параметрам нейрон не выдерживает никакой конкуренции с транзистором или микросхемой. Кроме того, скорость передачи нервных импульсов внутри мозга примерно в три миллиона раз меньше, чем скорость передачи электромагнитных сигналов между элементами компьютера.