“Нобеля” разобрали по частицам

Нобелевская премия в области физики вчера была присуждена французскому исследователю Сержу Арошу и его американскому коллеге Дэвиду Уайнленду. Они независимо друг от друга открыли экспериментальные методы измерения индивидуальных квантовых систем и манипулирования ими, что еще недавно считалось невозможным.

Как говорится на сайте 111-й церемонии вручения Нобелевской премии, исследования Сержа Ароша и Дэвида Уайнленда “позволили ответить на ряд базовых вопросов физики”. “Самые точные часы в мире созданы с помощью работ сегодняшних лауреатов. Они независимо друг от друга создали и развили методы манипулирования отдельными частицами, сохранив их квантово-механическую природу”,— заявили члены нобелевского жюри.

Профессор Серж Арош работает руководителем кафедры квантовой физики в парижском Коллеж де Франс. В 1996 году он с коллегами прославился первыми экспериментальными наблюдениями в области квантовой декогеренции (нарушения целостности квантовой системы при ее взаимодействии с окружающей средой). Второй лауреат, Дэвид Уайнленд, работающий в американском национальном институте стандартов и технологий, в 2004 году первым продемонстрировал возможность телепортации квантовых состояний атомов.

Нобелевскую премию они получили за то, что сумели предложить прямые методы наблюдений за индивидуальными квантовыми частицами без их разрушения, что раньше считалось невыполнимым. Обладателям Нобелевской премии удалось придумать методы, позволяющие измерять и контролировать неустойчивые квантовые состояния, при этом оба способа были разработаны независимо друг от друга. Суть метода господина Уайнленда заключалась в том, что он “ловил” заряженные атомы, окружая их электрическим полем, и управлял ими, измеряя с помощью фотонов. Господин Арош, наоборот, направлял фотоны, загоняя их в “ловушку” при прохождении сквозь нее атомов. Для этого в своей парижской лаборатории он использовал сильно охлажденные зеркала, сделанные из токопроводящего материала.

“Известно, что в реальном эксперименте измерить свойства квантовых состояний, не разрушив их, очень сложно. Между тем процедура измерения совершенно необходима для дальнейшей передачи информации в квантовую систему или от нее”,— говорит доцент физического факультета Нижегородского госуниверситета Денис Хомицкий. По словам старшего партнера фонда Runa Capital Сергея Белоусова, который вел с Сержем Арошем переговоры о работе в Российском квантовом центре в “Сколково”, открытие впоследствии может быть использовано в прикладных целях: “Его можно будет применить в квантовой криптографии или при создании квантового компьютера”.

Как пояснил господин Хомицкий, квантовый компьютер теоретически сможет проводить до миллиона вычислений единовременно, в то время как обычная машина пока способна только на одно. “Потребности вычислительных задач связаны со все более возрастающим объемом данных в биологии, медицине, метеорологии. Их объем растет так быстро, что за ним не поспевает прогресс в изготовлении самых мощных процессоров”,— говорит он. Для решения этой проблемы еще в 1980-х известный физик-теоретик Ричард Фейнман предложил использовать некоторые свойства квантовых систем. “Если обычный элемент процессора может находиться только в одном состоянии вида “ноль-единица”, то элемент квантового компьютера может находиться в состоянии, являющемся одновременно суперпозицией многих состояний”,— заявил господин Хомицкий.

Церемония вручения премии, размер которой составляет 8 млн шведских крон ($1,2 млн), пройдет в Стокгольме 10 декабря — в годовщину смерти предпринимателя Альфреда Нобеля.

Иван ТЯЖЛОВ