Вчера объявлено, что лауреатами Нобелевской премии по физике 2025 года стали британец Джон Кларк, американец Джон М. Мартинис и француз Мишель Х. Деворе. Они получат премию за открытие «макроскопического квантово-механического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи». Кроме специалистов, это никому ничего не говорит. Тогда попроще.
До 1985 года, когда сделали свое открытие Кларк, Мартинис и Деворе, квантовая механика оставалась все еще теоретической наукой. Макс Планк (основоположник квантовой теории), Эрвин Шрёдингер и Вернер Гейзенберг (создатели волновой и матричной формулировок), а также Макс Борн, Поль Дирак и Нильс Бор занимались развитием квантовой теории. Но практического применения не было. В лучшем случае озвучивался мысленный эксперимент Эрвина Шрёдингера с котом в закрытой коробке (кот Шрёдингера), который в зависимости от атомного распада в той же коробке, мог быть или жив, или мертв. То есть пребывать в одном из дискретных состояний, но не мог быть в «суперпозиции», то есть смешении этих двух состояний.
Читайте также
Создан первый прототип квантовой батареи
Нобелиаты этого года стерли грань между умозрительными построениями странного поведения частиц на уровне атомов — и реальным миром с реальными объектами, которые можно подержать в руках. Как это было сделано? В экспериментах 1984-85 годов ими были созданы электрические цепи из сверхпроводников, включающие тонкие изолирующие преграды между сверхпроводящими элементами («джозефсоновские контакты»). Это позволило наблюдать, что частицы (электроны) ведут себя как единая квантовая система, проявляя туннелирование и переходы между энергетическими уровнями. Как если бы это был одиночный электрон. (Квантовое туннелирование — эффект, при котором частица (электрон) «проходит» через потенциальный барьер, даже если классически её энергия недостаточна для этого. Энергетические уровни — определённые энергетические состояния, которые допускаются согласно квантовой механике, в то время как промежуточные — нет. Прим. ред.).
Ученые показали, что можно измерить «квантовую дискретность энергии» в реальной физической (макроскопической) электрической цепи и убедиться, что система «скачет» с одного уровня на другой, не проходя через промежуточные состояния. Так они доказали, что квантовые явления могут быть использованы в электронике, инженерии. Это открытие привело к созданию сверхпроводящих кубитов — базовых единиц информации в квантовых компьютерах. Продемонстрирована управляемость, стабильность и измеримость квантовых состояний в реальных (макроскопических) системах.
Квантовый компьютер может решать задачи значительно быстрее, чем классические компьютеры, в сферах криптографии, моделирования квантовых систем на уровне молекул, для создания материалов и веществ с заданными свойствами — и других. На их основе действуют квантовые сенсоры, способные измерять слабейшие изменения среды. Они могут использоваться в навигации (вместо GPS), геофизике, медицине (в МРТ). Квантовые устройства обеспечивают защищенную криптографию, которую не взломать с помощью все тех же кантовых компьютеров. А значит, слухи о смерти криптовалют с приходом квантовых компьютеров — несколько преувеличены.
Джон Кларк (род. 1942) —профессор Калифорнийского университета в Беркли (слева).
Джон М. Мартинис (род. 1958) —профессор Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (справа), как и Мишель Х. Деворе (род. 1953).
Меню 
Знания 
События 
Новости 
Курсы валют