В книге излагаются некоторые разделы квантовой кибернетики. Это теория квантового компьютера и квантовых вычислений, элементы квантовой теории информации. Предлагается квантовая модель осознания. Описывается попытка Хамероффа и Пенроуза представить сущность сознания с точки зрения квантовой механики. Рассказывается о проблемах квантовой психопатологии и приводится эскиз квантовой теории  времени.

Для студентов факультетов компьютерных наук,  математических и физических факультетов.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Классический компьютер

1.1.Архитектура классического компьютера

   1.1.1.Коды команд, данных и машинное слово

   1.1.2.Ячейки

   1.1.3.Регистр

   1.1.4.Классическое вычисление

   1.1.5.Логические элементы

1.2.История советских ЭВМ

   1.2.1.МЭСМ

   1.2.2.Сергей Лебедев

   1.2.3.БЭСМ-6

   1.2.4.Эльбрус-2

   1.2.5.Специализированные ЭВМ

   1.2.6.CуперЭВМ МВС-1000МВ

2.<<Наивная>> квантовая механика

2.1.Состояния

2.2.Принципы <<наивной>> квантовой механики

   2.2.1.Амплитуда вероятности

   2.2.2.Пути переходов из состяния в состояние. Квантовая интерференция

   2.2.3.Базисные состояния. Когерентная суперпозиция

   2.2.4.Что такое базисные состояния в случае квантового компьютера?

   2.2.5.Уравнение Шредингера

   2.2.6.Измерение состояния. Редукция. Коллапс. Декогеренция

   2.2.7.Кот Шредингера

2.3.Ричард Фейнман

3.Квантовый компьютер

3.1.Организация и работа квантового компьютера

   3.1.1.Кубит - единица квантовой информации

   3.1.2.Состояния ячеек и регистров

   3.1.3.Физическая реализация кубита, ячеек и регистров памяти

   3.1.4.Работа процессора

   3.1.5.Вычисления

   3.1.6.Квантовые логические элементы - гейты (вентили)

   3.1.7.Подавление эффектов декогерентизации

3.2.Неклассический логический элемент $\sqrt{НЕ}$

   3.2.1.Пример квантовых параллельных вычислений с помощью гейта $\sqrt{НЕ}$

3.3.Юрий Манин

4.Математические основы квантовой механики

4.1.Гильбертово пространство

4.2.Бра- и кет-векторы

4.3.Линейные операторы

   4.3.1.Подпространства. Операторы проектирования

4.4.Постулаты квантовой механики

   4.4.1.Измерение: случай вырожденных собственных значений

4.5.Тензорное произведение

   4.5.1.Линейные опрераторы (гейты) в $H_1 х H_2$

   4.5.2.Пример. Гейт управляемого смещения фазы

   4.5.3.Призвольные тензорные произведения

4.6.Квантовые состояния

   4.6.1.Чистые и смешанные состояния. Матрица плотности

   4.6.2.Сцепленные (перепутанные) состояния

   4.6.3.Измерение состояния системы

   4.6.4.Декогеренция

4.7. Наблюдаемые. Измерение

4.8.Соотношение неопределенностей Гейзенберга

4.9.Принцип дополнительности Бора

4.10.ЭПР-парадокс

4.11.Копенгагенская интерпретация квантовой механики

4.12.Многомировая интерпретация квантовой механики

   4.12.1.Де Витт о теории Эверетта

   4.12.2.Эверетт о своей теории

   4.12.3.Уилер о теории Эверетта

4.13.Что такое физическая реальность?

4.14.Джон фон Нейман

4.15.Хью Эверетт III

5.Квантовая логика

5.1.Недистрибутивность квантовой логики

5.2.Проблема импликации в квантовой логике

5.3.Квантовая логика фон Неймана-Биркгофа

   5.3.1.Истинностные свойства связок

   5.3.2.Недистрибутивность связок. Спин 1/2

5.4.Квантовая логика Рейхенбаха

5.5.Квантовая логика Гольдблатта

6.Квантовые вычисления

6.1.Организация вычислений на квантовом компьютере

   6.1.1.Ввод начальных данных

   6.1.2.Вычисление

   6.1.3.Вывод результата

6.2.Исправление квантовых ошибок

6.3.Классический компьютер вычисляет все, что вычисляет квантовый

6.4.Дэвид Дойч

7.Квантовые алгоритмы

7.1.Алгоритм факторизации Шора

7.2.Классическая часть факторизации по Шору

7.3.Квантовая часть алгоритма Шора. Алгоритм нахождения периода

функции $x^k mod n$

7.4.Квантовое вычисление преобразования Фурье

7.5.Квантовая криптография

8.Квантовая информация

8.1.Классическая теория информации

   8.1.1.Классический канал связи с шумом. Теоремы Шеннона

8.2.Квантовая теория информации

   8.2.1.Квантовый канал связи. Теоремы кодирования

8.3.Невозможность клонирования квантовой информации

   8.3.1.Невозможность универсального клонирующего устройства

   8.3.2.Клонирование двух ортогональных состояний

9.Квантовая телекоммуникация

9.1.Базис Белла

9.2.Результаты измерения состояний Белла. Квантовая корреляция

9.3.Протокол сверхплотного кодирования классической информации

9.4.Протокол квантовой телепортации

9.5.Квантовый криптографический протокол передачи информации

9.6.Квантовый протокол BB84

10.Квантовая реальность и модель осознания

10.1.Что такон физическая реальность, реальный мир

10.2.Физическая реальность и сознание

10.3.Физическая реальность создается сознанием через деятельность

10.4.Квантовый мир и физическая реальность

10.5.Модель квантового рождения физической реальности

10.6.Осознание

10.7.Что индивидуум порождает и что отражает

10.8.Как разум меняет реальность

11.Квантовое время

11.1.Квантовое описание сущностей

11.2.Определение квантового времени

11.3.Инфинитезимальный анализ Кока-Ловера

11.4.Интерпретация инфинитезимального анализа Кока-Ловера

               11.4.1.Категории

   11.4.2.Категория функторов $ E^K$

   11.4.3.Категория $ Sets^L^{op}$ в качестве интерпретации анализа Кока-Ловера

12.Квантовое сознание

12.1.Квантовая модель Хамероффа-Пенроуза моментов сознания

   12.1.1.Квантовые когерентные суперпозиции в мозгу

   12.1.2.Объективная декогеренция $OR$

   12.1.3.Почему сознание возникает в <<классической>> системе

12.2.Стюарт Хамерофф

12.3.Роджер Пенроуз

13.Квантовая психопатология

13.1.Парафрении - следствие поломки микротрубочек в мозгу

13.2.Микротрубочки при шизофрении

13.3.Болезнь Альцгеймера

14.Квантовое зрение

14.1.Сигналы в ответ на одиночные кванты света

14.2.Квантовомеханическое описание системы <<квант света -

реакция самописца>>

15.Устройство квантового компьютера

15.1.Архитектура квантового компьютера

15.2.Квантовый ЯМР-компьютер

15.3.Квантовый компьютер, использующий ионные ловушки

15.4.Квантовый компьютер D-Wave Orion

Литература