Нобелевский комитет назвал имена лауреатов премии по физике 2025 года. Награда присуждена Джону Кларку, Мишелю Х. Деворе и Джону М. Мартинису «за открытие макроскопического квантово-механического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи».
Все эти учёные живут и работают в США. Но передовые работы в этой области ведутся и в России. А предсказал и объяснил открытый нобелевскими лауреатами эффект российско-советский физик Георгий Гамов. И было это почти сто лет назад — в 1928 году!
То, что невозможно в нашем макромире
Как сообщает Нобелевский комитет, лауреаты Кларк, Деворе и Мартинис провели серию экспериментов, которые позволили «причудливые свойства квантового мира воплотить в системе, достаточно большой, чтобы уместиться в руке». О чём речь?
Квантовая механика описывает свойства, значимые в масштабах отдельных частиц. Они контрастируют с макроскопическими явлениями, где задействовано большое количество частиц. Например, обычный мяч состоит из колоссального (говоря языком науки — астрономического) числа молекул и не проявляет никаких квантово-механических эффектов. Мы прекрасно знаем, что мяч отскакивает назад всякий раз, когда его бросают в стену. Но фокус в том, что отдельная частица в своём микроскопическом мире иногда может проскочить сквозь барьер аналогичного масштаба и появиться с другой стороны стены! Это квантово-механическое явление называется туннелированием.
«Лауреаты экспериментально подтвердили существование эффектов, которые долгое время считались „ненаблюдаемыми“ в нашем макроскопическом мире, — объяснила aif.ru научный сотрудник Российского квантового центра и лаборатории квантовых информационных технологий Университета МИСИС Алёна Мастюкова. — Они буквально заставили макроскопический объект — электрическую цепь — вести себя по законам квантовой механики: туннелировать через энергетический барьер и демонстрировать квантование энергии. Это фундаментальный прорыв, который стёр границу между квантовым и классическим мирами и стал краеугольным камнем для всей современной квантовой электроники и квантовых вычислений».
Лауреаты «стоят на плечах» Георгия Гамова
Если говорить просто, то лауреаты экспериментально доказали, что законы квантового мира, которые мы привыкли считать работающими только для отдельных атомов и электронов, справедливы и для макроскопических объектов.
«То есть довольно крупный физический объект может „просачиваться“ через энергетический барьер, как призрак сквозь стену, что в классической физике запрещено, — продолжает Алёна Мастюкова. — Кроме того, эти учёные измерили дискретные энергетические уровни в своей цепи, как у атома. Это и есть квантование энергии. Оно является прямым доказательством того, что цепь ведёт себя как гигантский „искусственный атом“».
По словам учёной, без этой научной работы не было бы ни современных кубитов для квантовых компьютеров, ни сверхпроводящих одноэлектронных транзисторов, ни квантовых усилителей с предельно низким уровнем шума.
Георгий Гамов. Фото: ru.wikipedia.org
Описывая предысторию отмеченного премией исследования, Нобелевский комитет упоминает физика Георгия Гамова, родившегося в Российской империи в 1904 году. Ещё в 1928 году он обнаружил, что «туннелирование является причиной того, что некоторые тяжёлые атомные ядра склонны распадаться определённым образом». Гамов тогда работал в Ленинграде, но ездил в командировки за границу, и в 1933 году не стал возвращаться в СССР.
«Георгий Гамов действительно предсказал и объяснил этот удивительный квантовый эффект почти за столетие до того, как за него решили дать Нобелевскую премию. То есть развитие теории началось ещё в 1928 году, и нынешние нобелевские лауреаты „стоят на плечах гигантов“, а именно — „на плечах“ Гамова, — считает Алёна Мастюкова. — Кстати, имя этого физика и до этого трижды упоминалось в контексте будущих Нобелевских премий: за исследования альфа-распада, за теорию горячей Вселенной и предсказание реликтового излучения, а также за работы по расшифровке генетического кода. Во всех этих работах он принял участие, но нобелевским лауреатом так и не стал».
В России в этой области есть учёные с мировым именем
Вообще в СССР был заложен прочный фундамент квантовой физики. В 1990-е мы сильно уступили позиции в этой области науки, но потом стали их возвращать: сейчас создаётся нужная инфраструктура, в Россию едут учёные, которые успели не только поработать за рубежом, но и сделать себе там имя.
Что касается той научной работы, за которую присуждена Нобелевская премия, то это направление в России хорошо развито.
«Российская (и ранее советская) школа квантовой электроники и физики конденсированного состояния всегда была на острие исследований в этой области, — объясняет Алёна Мастюкова. — Есть учёные с мировым именем — например, Алексей Валентинович Устинов. Его группа в МИСИС известна выдающимися работами, которые внесли огромный вклад в понимание квантовых эффектов в макроскопических системах.
Нельзя не упомянуть и Михаила Викторовича Фейгельмана. Его теоретические работы являются классикой и лежат в основе понимания декогеренции — главной проблемы для квантовых вычислений».
Оцените материал
| Подписывайтесь на АиФ в
MAX |
Leave a Reply