Однако и здесь существуют пределы роста и полученный выигрыш оказывается не особенно значительным. Если для однопроцессорных "классических" вычислительных систем предельная мощность составляет величину порядка 109 бит/сек, то для параллельных вычислительных систем - порядка 1011 бит/сек (15). То есть использование параллельных вычислений дает выигрыш (причем не для всех типов решаемых задач) в среднем не более чем на три порядка).

Таким образом, переход к квантовым принципам осуществления вычислений является, по-видимому, совершенно неизбежным этапом эволюции компьютеров.

Однако необходимо иметь в виду, что с точки зрения гипотезы о квантовой природе сознания предполагаемый выигрыш в вычислительной мощности при переходе на квантовые принципы не может быть обусловлен только дальнейшей миниатюризацией вычислительного устройства. Если бы это было так, то мы должны были бы предположить микроскопические размеры "квантового субстрата сознания" и "поместить" его, например, внутрь единичной нервной клетки. Все это, однако, представляется малоправдоподобным с точки зрения физиологии. Даже если сознание связано с внутриклеточными процессами, следует допустить, что одним и тем же "Я" обладают по крайней мере десятки тысяч или даже миллионы нервных клеток. Иными словами, гипотетический "квантовый субстрат сознания", по-видимому, нужно представлять как некое коллективное макроскопическое квантовое состояние (наподобие, скажем, сверхпроводящего состояния), охватывающего если не весь мозг, то, по крайней мере, весьма значительные массы нервной ткани.

В этом случае выигрыш, связанный с "миниатюризацией" (использованием, например, в качестве "рабочих элементов" внутриклеточных структур молекулярного уровня) утрачивается, так как время одного "такта" вычисления не может быть меньше времени, необходимого для обмена информацией между удаленными участками мозга, составляющими части "квантового субстрата сознания".

Таким образом, если наша гипотеза верна, должен существовать какой-то иной механизм повышения производительности квантовых вычислений, не зависящий от размеров квантового компьютера. И такой механизм действительно существует.

Как было показано в работе Д. Дейча (150), рост вычислительной мощности квантового компьютера может быть достигнут за счет использования квантовомеханического принципа суперпозиции. Было показано, что используя принцип суперпозиции квантовых состояний, можно достигнуть такой степени "квантового параллелизма" в обработке информации, которая недоступна классическим системам.

В настоящее время ведутся интенсивные исследования в этом направлении (151, 152,153, 154, 163, 169, ) В частности, в последние годы были построены конкретные алгоритмы для квантового компьютера, которые позволяют, используя принцип суперпозиции, решать некоторые математические задачи (такие как определение периода последовательности, факторизация, поиск в базах данных и др.) гораздо более эффективно, чем это возможно при помощи компьютеров, использующих классические принципы. (Предполагается возможность ускорения вычислений в миллионы и миллиарды раз !) Как уже отмечалось,недавно исследования возможностей квантовых компьютеров перешли из области чисто теоретических исследований в область практическую - группой исследователей из корпорации IBM, Массачусетского технологического института, Калифорнийского и Оксфордского университетов был продемонстрирован простейший действующий квантовый компьютер, элементами которого служат атомы водорода и углерода в молекуле трихлорэтилена, а считывание результата осуществляется с помощью использования эффекта ядерного магнитного резонанса. Квантовые компьютеры такого типа могут быть использованы для сортировки неупорядоченных записей в базах данных. (169 ). В частности, сообщается о демонстрации квантового алгоритма (на ядерных спинах трихлорметана), способного выполнить за одно действие процедуру, аналогичную идентификации за одну попытку изображения на каждой стороне одной монеты (192).

Рассмотрим более конкретно свойства квантовых компьютеров и сопоставим их с некоторыми функциональными свойствами человеческого сознания.

Прежде всего, рассмотрим типичную схему устройства и основные принципы функционирования квантового компьютера. Обычно в качестве модели квантового компьютера рассматривают линейно упорядоченный набор двухуровневых квантовых систем, т.е. систем, имеющих два ортогональных базисных квантовых состояния. (Примером таких состояний могут служить возбужденное и основное состояние атома, состояния с различной ориентацией спина и т.п.). Каждая из таких двухуровневых систем выполняет в квантовом компьютере функцию элементарной ячейки памяти. Используя набор двухуровневых систем, мы можем записать и сохранить в виде двоичного кода какое-либо число, кодирующее конкретный единичный "вход" (начальное состояние) квантового компьютера.

Вычислительный процесс можно изобразить с помощью унитарного оператора эволюции U, действие которого переводит (обратимым образом) исходный набор двухуровневых систем ("вход") в новое квантовое состояние, кодирующее результат вычисления для данного конкретного "входа".