Эксперт объяснил, в чем важность открытий нобелевских лауреатов по физике

Нобелевскую премию по физике 7 октября получили ученые Джон Клар, Мишель Деворе и Джон Мартинис. Они смогли впервые продемонстрировать квантовые эффекты, свойственные микромиру в макроскопическом масштабе. Об этом рассказал «Ведомостям. Наука» председатель Совета молодых ученых МИФИ Егор Задеба.

Он уточнил, что у квантовых процессов есть ряд ключевых закономерностей. Например, частицы могут преодолевать барьеры с определенной вероятностью: как если бы человек один раз из тысячи мог пройти через стену или перепрыгнуть через высокий дом. Другой ключевой особенностью квантовых процессов является порционность энергии, которую может поглотить или испустить система, продолжил Задеба.

По его словам, лауреатам удалось 40 лет назад с помощью двух сверхпроводников и тонкого диэлектрика между ними создать систему, в которой наблюдается эффект туннелирования. Носители заряда преодолевали слой диэлектрика так, будто это одна частица из микромира. В то же время энергию система поглощала и испускала строго фиксированными порциями, как это делает атом, испуская и поглощая фотоны при возбуждении, пояснил эксперт.

В современной науке и технике макроскопические квантовые эффекты уже нашли широкое применение, но самые интересные разработки на основе квантовых эффектов нам еще предстоит увидеть в ближайшие десятилетия, считает российский ученый. Речь идет не только о квантовых компьютерах, но и о сверхчувствительных магнитометрах (SQUID), способных измерить даже самые малые изменения магнитного поля, добавил Задеба. Он отметил, что одним из неожиданных применений таких приборов оказалось изучение работы мозга. Такие приборы могут позволить заглянуть в его работу, значительно превосходя возможности обычных контактных методов электроэнцефалографии по изучению процессов в самом сложном органе организма человека.

Лауреаты провели эксперименты с электрической схемой на чипе, продемонстрировав как квантовое туннелирование, так и квантованные уровни энергии в системе, достаточно большой для удержания в руках. В 1984-1985 гг. ученые использовали сверхпроводящие компоненты, разделенные тонким слоем непроводящего материала. Созданная система вела себя как единая частица, заполняющая всю схему.

Эксперимент показал, что система способна преодолевать энергетический барьер через квантовое туннелирование, что обнаруживается по появлению напряжения. Также было доказано, что система поглощает и излучает энергию строго определенными порциями, как предсказывает квантовая механика. Это открытие создало основу для развития квантовых компьютеров, квантовой криптографии и сенсоров нового поколения.

Подпишитесь на «Ведомости» в Telegram

Читайте также:

Совет директоров ПИК рассмотрит вопрос об отмене дивидендной политики

Россия названа главной угрозой безопасности Молдавии

СФ одобрил закон об усилении наказаний для иноагентов