Эта странная неопределенность полностью противоречит нашему опыту и интуиции. «Бог не играет в кости», – решительно заявил Альберт Эйнштейн, скептически относившийся к квантовой механике (на что Нильс Бор, верующий, ответил: «Эйнштейн, хватит указывать Богу, что ему делать»). Тем не менее на субатомном уровне все устроено именно так. Обычно мы не замечаем ничего странного, потому что в любой момент лишь крошечная доля субатомного материала, который составляет, скажем, эту книгу, делает что-то на самом деле маловероятное (например, проходит через вашу руку). Но иногда мы можем наблюдать эту странность на макроуровне. Самый наглядный пример – Солнце. Согласно привычным законам физики, оно не должно гореть. Температура солнечного ядра, около 15 миллионов градусов Цельсия, недостаточно высока, чтобы начать реакцию синтеза; солнечным атомам водорода не хватает энергии, чтобы преодолеть силу отталкивания, которая их разделяет. Но квантовая механика говорит: то, что атомы водорода могут воспламениться при такой температуре, всего лишь
По той же причине существует предел того, насколько малым может быть надежный переключатель, использующий электроны, – около 7 нанометров. Уменьшите его еще, и мы уже не будем уверены, включен ли переключатель, потому что мы так сказали или потому что группа шаловливых электронов бросила вызов классической физике и просочилась через соседний транзистор. Это маловероятно, но транзисторов на микросхеме так много, что даже маловероятное будет происходить достаточно часто, чтобы помешать ее работе.
При нынешних темпах прогресса ученые смогут достичь предела уменьшения надежного кремниевого переключателя в течение десяти лет, хотя, возможно, они выиграют одно десятилетие, если найдут замену кремнию – другой материал, который заставит электроны вести себя лучше (пока самый вероятный кандидат на эту роль – графен). Такие процессоры будут обеспечивать энергией следующие поколения потребительской техники и поисковых систем, но даже самые быстрые новые микросхемы будут все еще недостаточно быстрыми для решения многих важных проблем в полезный для нас срок. Дело в том, что они запрограммированы на поочередную проверку каждого возможного значения каждой переменной, одной за другой, и чем больше мы узнаем о нашем мире, тем больше значений и переменных мы вводим. На то, чтобы проверить их все, может уйти очень много времени. Скажем, у вас есть сто монет из ста разных стран, и вы хотите увидеть все возможные комбинации «орла» и «решки». Это 2100 возможных комбинаций – астрономическое число. Даже если ваш ноутбук в тысячу раз быстрее самого быстрого современного компьютера, ему все равно потребуются миллиарды лет, чтобы проанализировать все варианты.
Конец кремниевого масштабирования близок – но мы и не рассчитывали, что кремний будет служить нам вечно. Его неминуемый закат означает, что нам придется изобрести новые способы хранения и обработки информации.
Вместо того чтобы и дальше уменьшать известные компоненты, работающие на микроуровне, можем ли мы увеличить масштабы необъяснимого нанофеномена? Наши нынешние компьютеры по своей природе ограничены, поскольку построены на основе упрощения – допущения, что частица либо есть, либо ее нет. На самом деле верно и то и другое, и теоретически это делает ее гораздо более емким носителем информации, чем мы привыкли думать. Если бы мы могли каким-то образом использовать способность электрона находиться в двух различных состояниях одновременно – это называется
