Одна из главных нерешённых задач современной физики — объединение общей теории относительности, описывающей искривление пространства-времени под действием массивных тел, и квантовой механики, управляющей поведением частиц в микромире. На масштабах планковской длины — расстояниях, в миллиарды миллиардов раз меньших размера атома, — привычные законы перестают работать. Этот фундаментальный рубеж был впервые обозначен Максом Планком, чьи работы положили начало квантовой эпохе.

Информация течёт сквозь пространство-время подобно тому, как вода просачивается сквозь губку. В обычных условиях губка впитывает жидкость с максимально возможной скоростью, и аналогично существует классический предел обработки данных — 2⁴⁹¹ операций в секунду на кубический метр. Это число настолько колоссально, что превышает количество атомов во всей видимой Вселенной. Ни один обычный, классический компьютер не способен нарушить этот барьер.

Однако квантовый компьютер, использующий для вычислений принципы суперпозиции и запутанности, может «впитать» информацию быстрее. Если такая машина сумеет обогнать природный темп обработки данных, мы впервые получим экспериментальное окно в квантовую гравитацию — теорию, объединяющую гравитацию с законами микромира. Для лабораторного теста достаточно 500 логических кубитов — квантовых ячеек, защищённых от помех и ошибок. Абсолютный же предел для всей Вселенной, согласно расчётам, составляет всего 1600 логических кубитов. Эта оценка перекликается с работами Якоба Бекенштейна, который исследовал энтропию чёрных дыр и пределы хранения информации. Примечательно, что дорожные карты коммерческих квантовых компьютеров обещают достичь 1600 кубитов уже через несколько лет. Джон Прескилл, введший термин «квантовое превосходство», предвидел, что квантовые машины станут инструментом для проверки фундаментальной физики. Похоже, этот момент почти настал.