Нобелівська премія з фізики: «Кіт Шредінгера» швидше живий, ніж мертвий?

Джон Кларк, Мішель Х. Деворе та Джон М. Мартініс визнані лауреатами Нобелівської премії з фізики за відкриття, які просувають вперед квантові обчислення та сенсорику.

За заявою Нобелівського комітету, вчені поставили експерименти з електричною схемою, наочно продемонструвавши в системі, яку буквально можна тримати в руках, два ключові ефекти квантової механіки — тунелювання та дискретні рівні енергії.

Цей результат відкриває дорогу наступному поколінню квантових технологій, включаючи квантову криптографію, квантові комп'ютери та високоточні квантові датчики.

"Лауреати цього року зробили внесок як у практичний розвиток експериментів у фізичних лабораторіях, так і в поглиблення теоретичного розуміння нашого фізичного світу", - наголошується в прес-релізі Нобелівського комітету.

• Мішель Х. Деворе (1953 р.н.) - французький фізик, професор Єльського університету, а також Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі.
• Джон Кларк (1942 р.н.) – уродженець Великобританії, професор Каліфорнійського університету в Берклі.

• Джон М. Мартініс (1958 р.н.) - професор Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі.

   

Їхні спільні роботи показали, що чисто квантові явища — проходження через енергетичний бар'єр без достатньої «класичної» енергії та існування строго певних (квантованих) рівнів енергії — можна спостерігати не лише на рівні окремих атомів та частинок, а й у «макроскопічних» електричних ланцюгах.

У практичному плані це означає керовані стани у надпровідникових схемах та надійніші будівельні блоки для квантової електроніки.

Як сказано у популярному поясненні Нобелівського комітету до цієї нагороди «Квантові властивості в масштабах людини», Ентоні Леггетт (британо-американський фізик, лауреат Нобелівської премії з фізики 2003 року), порівнював макроскопічну квантову систему лауреатів зі знаменитим уявним експериментом Ервіна Шредінгера про кота в коробці, де кіт був би одночасно живим і мертвим, якби ми не зазирнули всередину (Ервін Шредінгер отримав Нобелівську премію з фізики 1933 року.)

Квантові властивості цілого кота неможливо продемонструвати в лабораторному експерименті.

Класичний експеримент із котом Шредінгера: кіт, колба з отрутою та радіоактивне джерело, підключене до лічильника Гейгера, поміщені у герметичний ящик. Як показано на малюнку, у квантовому описі використовується суперпозиція живого та мертвого кота.

Однак Леггет стверджував, що серія експериментів, проведених Джоном Кларком, Мішелем Деворе та Джоном Мартінісом, показала, що існують явища, які включають величезну кількість частинок, що разом поводяться саме так, як передбачає квантова механіка.

Метою його уявного експерименту було показати абсурдність цієї ситуації, оскільки особливі властивості квантової механіки часто стираються на макроскопічному рівні.

Усупереч поширеним уявленням, сам Шредінгер вигадав цей дослід зовсім не тому, що він нібито вірив, що «мертвоживі» коти існують; навпаки, він вважав квантову механіку за неповну й таку, що не до кінця описує реальність у цьому випадку.

Ясно, що кіт обов'язково мусить бути або живий, або мертвий (не існує стану, проміжного між життям та смертю). Однак це означає, що не існує подібного стану і для атомного ядра: воно мусить бути або таке, що розпалося, або таке, що не розпалося.

 

Шредінгер намагався висвітлити проблему виникнення макроскопічних законів (в масштабі кота) із законів квантової фізики. Питання, порушене його уявним експериментом, не є отже "як це можливо в квантовому світі?" а "як це неможливо в макроскопічному світі?".

Як зазначає джерело, ці експерименти стали фундаментом інженерії квантових пристроїв нового типу. Концепції, продемонстровані в лабораторії, вже використовуються в архітектурах квантових процесорів, у методах захищеного зв'язку та у створенні датчиків, здатних фіксувати крихітні зміни магнітних та електричних полів, температури та часу з безпрецедентною точністю.

Надпровідні схеми – один із методів, що досліджуються в спробах побудувати майбутній квантовий комп'ютер.

На думку аналітиків, такий заділ прискорить вихід квантових технологій зі стін лабораторій у реальну економіку.

Дослідники вважають, що практичні квантові комп'ютери, що постійно працюють, можуть з'явитися вже протягом двох років. Якщо прогноз виправдається, це вплине на медицину, фінансові системи та наукові дослідження — від симуляції складних молекул до оптимізації логістичних мереж.

Читайте також:

Топ-ІПСО тижня (29.09 – 05.10.2025): Вован в обіймах зі збірочкою Пушкіна уявив себе Адольфом і забажав дівчат у кокошниках

"Громада" розповідає про важливі новини та злободенні теми, робить цікаві подкасти та яскраві відео про життя у громадах Харківського регіону, України та у світі.

Наша місія – просувати демократичні цінності, відповідальну журналістику та права людини.