Чтение онлайн

Мы еще не говорили о «несознательных» объектах. Что такое для них «вечная» часть состояния, описываемая матрицей плотности максимально смешанного состояния? Я полагаю, что это и есть то, что называется «идеей», «идеальным образом» объекта. Становится понятным, почему физике, в том числе и классической, удается правильно описывать окружающий мир (в рамках применимости теорий). Ответ, согласно предыдущим рассуждениям, получается очень интересный — потому что практически вся физика имеет дело исключительно с «идеями» реальных объектов! То есть она оперирует вечными и неизменными категориями объектов. Как известно, с точки зрения квантовой теории вся классическая физика имеет дело с диагональными матрицами плотности. То же самое относится к понятию статистического ансамбля и вероятностной интерпретации квантовой механики. Как я уже говорил в предыдущей главе (см. раздел 2.3), в свое время, для вычисления средних значений физических величин, Гиббс и Больцман предложили рассматривать — вместо временного усреднения в рамках одной системы — среднее по ансамблю, среднее по совокупности большого числа соответствующим образом разупорядоченныхсистем. Они предложили мысленную конструкциюиз совокупности систем, когда каждое допустимое состояние данной ( одной)системы представлено в ансамбле отдельной системой, находящейся в стационарном состоянии. Каждая система из ансамбля является мысленной копией реальной системы в одном из допустимых ее состояний.

То есть ансамбль — это и есть в прямом смысле мысленная конструкция, идея объекта, когда вместо реальной системы рассматривается ее идеальный прообраз как набор всех потенциально-допустимых состояний системы. А это и есть «ось мира» самой системы, матрица максимально смешанного состояния.

И если системы, обладающие сознанием, на фундаментальном уровне в нелокальном состоянии могут существовать только как частички Духа (Мирового Разума), то объекты, не обладающие сознанием, — только как «идеи». В общем, опять все сводится к квантовой информации, той «первичной субстанции», которая содержится в нелокальном источнике реальности.

Состояния, описываемые матрицами плотности, не обязательно должны быть материальными с точки зрения классической физики. Например, такими состояниями являются все наши потенциальные мысли и эмоции. И реализация одного из этих допустимых состояний (появление у нас какой-то конкретной мысли или чувства) сопровождается возникновением объективных элементов реальности, соответствующих этим мыслям и чувствам. Данные элементы реальности классические приборы не могут «увидеть», тем не менее, они объективно существуют и могут взаимодействовать с аналогичными структурами, эманациями, «сгенерированными» другими людьми.

Можно затронуть еще один вопрос— каким образом развивается сознание? Способно ли, например, элементарное сознание, рассматриваемое как чистое состояние, как замкнутая система, без внешнего окружения развивать свое сознание «изнутри». Я считаю, что может. Как показывает разложение матрицы плотности, о котором мы говорим, элементарное сознание в качестве «зародышей» содержит в себе сознание двух других подсистем — уже есть два других «ядра», потенциальных центров сознания. Каждое из них, в свою очередь, может разделиться на два и т. д. То есть элементарное сознание, в принципе, может изнутри «делиться» до бесконечности, наращивая свое пространство состояний. Я попытался изобразить такое разложение кубита на два «ядра» в виде схемы (рис. 2).

Рис. 2. Разложение матрицы плотности говорит о том, что и вектор состояния кубита (вектор поляризации

) можно разложить на два динамических вектора, вращающихся уже вокруг двух других центров, — это векторы

и

на рисунке — и два постоянных неизменных вектора

,

, лежащих на оси квантования.

.

Кубитноймодели элементарного сознания может еще помочь теория квантовых вычислений. Сейчас уже определен набор основных логических операций, с помощью которых можно реализовать любые квантовые вычисления. Умение выполнять эти операции делает квантовый компьютер «разумным». Это те операции над кубитами, которые позволяют квантовому компьютеру выполнять «осмысленные» действия, в частности, использовать запутанные состояния для выполнения вычислений. По сути, все логические операции сводятся к вращению вектора состояния кубита, его движению по сфере Блоха. То есть для того, чтобы наше элементарное сознание (наш кубит) стал «умным», он должен уметь выполнять несколько основных логических операций, с помощью которых можно реализовать любую последовательность «рассуждений». Поскольку сознание ранее было определенокак способность воплощать допустимые состояния, кубитбудет считаться «разумным», обладающим элементарным сознанием, если он в состоянии реализовать последовательности основных логических операций (может вращать по своему усмотрению вектор состояния по сфере Блоха).

Более подробное рассмотрение основного разложения матрицы плотности целесообразно начать с самого простого случая двухуровневой системы (кубита). Напомню также, что все матрицы плотности — эрмитовы.

В матричном анализе доказывается утверждение, что всякую эрмитовуматрицу 2 x 2 можно однозначно записать в виде вещественной линейной комбинации единичной матрицы и трех матриц с нулевым следом, так называемых матриц Паули, в частности, любая матрица плотности 2 x 2 представляется в виде:

= 1/2 ( Е + x + y + z ),

где Е — единичная матрица, , , — вещественные числа, а x , y и z — матрицы Паули [см. (3.12)]. Мы уже пользовались такой формой записи в выражении (3.11).

Этот результат для матриц 2 x 2 является частным случаем хорошо известного в квантовой теории общего утверждения, что любая матрица плотности произвольной размерности может быть записана в виде [98] :

= (1 — ) M d + 1, (3.14)

где d= 2 N — размерность гильбертова пространства системы, состоящей из Nподсистем; M d = 1 d/d— максимально смешанное состояние (нормализованная единичная матрица плотности, след которой равен 1); 1 d—единичная матрица размерностью d; 1— произвольная матрица плотности; — вещественный параметр (0 <= <= 1).

В форме (3.14) часто анализируют псевдочистыесостояния [99] , когда 1= | ~n'a |.

= (1 — ) M d + | ~n'a |.

Выражение (3.14) можно переписать в виде:

= M d + ( 1— M d ). (3.15)

То есть любая матрица плотности может быть представлена в виде суммы матрицы максимально смешанного состояния M d (с единичным следом) и матрицы с нулевым следом ( 1— M d ), напомню, что след у 1тоже равен единице.

Таким образом, состояние произвольной системы имеет двуединую природу, содержит в своей структуре две качественно различные составляющие: одна часть неизменная, вечная (максимально смешанное состояние), и вторая часть динамическая (если система динамическая, параметр может быть, например, функцией времени).

Рассмотрим более детально, что такое максимально смешанное состояние. Наверное, это будет легче понять на примере кубита. Только для начала мы запишем вектор состояния кубита | ~n = a|0~n + b|1~n в виде нужной матрицы плотности. Этот вектор состояния зависит от четырех вещественных параметров ( aи b— комплексные числа). Число параметров можно уменьшить до двух, воспользовавшись двумя дополнительными условиями, налагаемыми на вектор состояния, — условием нормировки | a| 2+ | b| 2= 1 и одним из постулатов квантовой механики, согласно которому состояния не меняются, если их умножить на фазовый множитель exp(± i ). То есть,например, состояния |0~n и exp( i ) |0~n тождественны. Это следствие того факта, что модуль комплексной экспоненты равен единице.