Осенью 2025 года Нобелевский комитет в Стокгольме вручил премию по физике троим учёным — Джону Кларку, Мишель Деворе и Джону Мартинесу. Официально за "исследование квантовых туннельных эффектов и продвижение квантовых технологий". Очевидно, это что-то очень нужное и полезное для человечества (за другое Нобелевку не дают), но уж больно непонятно ничего.
Если перевести официальную формулировку с научного на русский, они получили награду за то, что смогли наконец-то приручить самую непонятную штуку нашего мира (для многих это вообще, как магия) — квантовую физику — и заставили её работать в созданных ими квантовых компьютерах.
Чтобы понять, что это за прорыв, давайте представим обычный домашний компьютер или смартфон. Говоря русским языком, это очень быстрые вычислители. Ещё каких-то 20 лет назад о такой скорости только мечтали. Но их проблема в их слепоте. Когда нужно что-то посчитать — они отлично справляются, потому что могут перебирать миллионы вариантов в секунду, но делают это строго по очереди, методом тыка. Поэтому, если нам нужно найти одну-единственную иголку в гигантском стоге сена, ноутбук будет делать это так: брать охапку за охапкой, разглядывать её и отбрасывать. Он быстр, но если стог размером с гору, это всё равно займёт тысячи лет.
А теперь представьте другого искателя. Он не перебирает каждую охапку сена, а сразу чувствует, в какой именно охапке та самая иголка. Как будто у него встроенный металлоискатель. Он почти мгновенно сканирует весь стог и находит иголку. Это и есть квантовый компьютер.
Его главный секрет в том, что в его основе лежат не обычные биты (нолики и единички), а странные штуки под названием кубиты. Проще всего представить себе кубит как вращающуюся монетку. Пока она крутится, нельзя сказать, орёл это или решка. Она как бы и то, и другое одновременно. Это и есть её «волшебное» состояние — суперпозиция.
И вот такая волшебная монетка может работать не одна. Свяжите две такие монетки, и они уже будут одновременно представлять четыре состояния: и оба орла, и оба решки, и орёл-решка, и решка-орёл. А если взять всего пятьдесят таких монеток-кубитов, они смогут одновременно представлять собой больше числа, которое обычный компьютер не сможет пересчитать за всю жизнь существования Вселенной. Именно эта способность быть одновременно везде и позволяет квантовому компьютеру находить иголку в стоге сена за несколько секунд.
Ещё одна их суперспособность — умение проходить сквозь стены. В нашем мире, чтобы оказать по другую сторону от высокой стены, её нужно или обойти, или перелезть, потратив кучу сил. В квантовом мире частица ведёт себя как призрак. Она просто с некоторым шансом может оказаться по ту сторону, не перепрыгивая её, а как бы «просочившись» сквозь неё. Это и есть квантовый туннельный эффект. Для вычислений это значит, что квантовый компьютер может находить решения, которые для обычного компьютера находятся как бы «за стеной» и считаются совершенно недостижимыми.
В теории всё просто, но на практике это квантовое "волшебство" является невероятно хрупким. Любая помеха, вибрация, изменение температуры разрушало хрупкое состояние кубитов, и супер-пуперский квантовый компьютер превращался в груду бесполезного и очень дорогого хлама. Эта проблема в научном мире называется декогеренцией.
И вот здесь как раз и совершили свой подвиг нобелевские лауреаты этого года. Джон Кларк придумал, как сделать эти «волшебные монетки» более устойчивыми к всякого рода шумам (декогеренции). Мишель Деворе разработал умные алгоритмы, которые работают как амортизаторы или бронестекло кубитов, защищая их от мелких помех. А Джон Мартинес нашёл способ управлять связью между кубитами, чтобы они могли работать вместе слаженным хором, а не разрозненными крикунами. Вместе они смогли построить первые по-настоящему стабильные и работающие квантовые компьютеры, которые теперь решают задачи, неподвластные всем суперкомпьютерам мира вместе взятым.
Конечно, квантовые компьютеры не заменят наши ноутбуки для просмотра фильмов, работы с текстом или поиска информации в интернете — для этого они излишни. Но они уже помогают создавать новые лекарства, моделируя поведение молекул, придумывать новые материалы с фантастическими свойствами и решать головоломки логистики и шифрования, над которыми человечество билось бы ещё сотни лет. Так что Нобелевка 2025 года по физике — это награда за то, что мы научились использовать квантовую "магию" на благо человечества, открывая новую главу в истории технологий.
Если было интересно, ставь лайк и подписывайся на мой Телеграм, а ниже ещё несколько интересных статей: