Нобелевская премия по физике досталась «самым точным» людям в мире

111-я Нобелевская неделя 9 октября продолжилась объявлением лауреатов Нобелевской премии в области физики.  Эксперты в числе наиболее вероятных кандидатов называли специалистов в области квантовой физики, а также учёных, работающих на Большом адронном коллайдере. Специалисты БАК, напомним, в июле заявили, что им удалось обнаружить так называемый «бозон Хиггса», прозванный ещё «частицей Бога».

Кванты решают всё

Также в числе претендентов назывались профессор Брайан Кокс, один из авторов теории Большого взрыва во Вселенной, и описавшие протокол квантовой телепортации американцы Чарльз Беннет и Уильям Уоттерс и канадец Джилл Брассард.

В результате Нобелевский комитет назвал лауреатами американца Дэвида Уайнленда и марроканца Сержа Ароша за создание прорывных технологий манипулирования квантовыми системами.

Как пояснили в комитете, учёные достигли серьёзных успехов в квантовой физике, разработав новые эксперименты по квантовой механике. Теперь учёные могут измерять состояния отдельных частиц, не разрушая их самих. Благодаря открытиям Уайнленда и Ароша, в будущем будет возможно создать самые точные часы в мире, а также сверхбыстрые квантовые компьютеры.

68-летний Серж Арош, уроженец Касабланки, является руководителем исследований в области квантовой физики в Коллеж де Франс. По словам учёного, новость о награде застала его прямо на улице. От такого известия, по признанию самого лауреата, ему даже пришлось присесть на скамейку.

Несмотря на то, что для самого Ароша премия стала сюрпризом, эксперты называли его имя в числе кандидатов в лауреаты последние несколько лет. В 1996 году Арош и его коллеги провели экспериментальные наблюдения квантовой декогеренции. В 2009 году физик получил золотую медаль Национального центра научных исследований Франции.

Американец Дэвид Уайнленд является ровесником Ароша и трудится в Национальном институте стандартов и технологий США.  Исследования он вёл отдельно от своего франко-марокканского коллеги, но пришёл к тем же результатам. Ранее он уже был удостоен большого количества престижных наград по физике. В 1978 году Уайнленд впервые продемонстрировал технологию лазерного охлаждения ионов. Работы учёного в этой области открыли дорогу исследованиям Уильяма Филлипса, Стивена Чу, Клода Коэна-Таннуджи, а также Эрика Корнелла, Вольфганга Кеттерле и Карла Вимана – эти физики также стали нобелевскими лауреатами в 1997 и 2001 годах соответственно.

На пути к суперкомпьютеру

Квантовым компьютером учёные называют вычислительное устройство, работающее на основе квантовой, а не классической механики. Такие компьютеры должны оперировать не битами, а кубитами («кубит» – единица квантовой информации, «квантовый бит»), в которых хранится не дискретное состояние «0» или «1», а их суперпозиция – наложение состояний, которые с классической точки зрения не могут быть реализованы одновременно.

Теоретически, он будет способен в одно мгновение проводить примерно миллион вычислений, в то время как классический – только одно, то есть потенциальная вычислительная мощность квантового компьютера превысит мощность классических компьютеров примерно в 10 в 80-й степени раз. Для лучшего понимания этого астрономического числа приводят такое сравнение: обычный компьютер, равный по вычислительной мощности квантовому, должен быть размером с Вселенную.

Квантовый компьютер, в теории, сможет гораздо эффективнее решать задачи в области дискретной оптимизации, для которых не приспособлены обычные компьютеры с бинарной логикой. Например, это может быть задача маршрутизации транспорта, анализ финансовых рисков, распознавание образов, классификация изображений и так далее.

До сих пор большинству исследовательских групп удавалось получить лабораторные системы, которые имеют чисто научную ценность, и специалисты до сих пор не уверены, что несколько подобных систем, представленных в последнее время, можно называть настоящим квантовым компьютером, несмотря на демонстрацию когерентных квантовых эффектов.

Что же касается практического применения открытий новоявленных нобелевских лауреатов Ароша и Уайнленда, то они уже подарили миру оптические часы – самые точные из когда-либо существовавших: два иона совместно измеряют время в 100 раз точнее, чем современные цезиумные часы.

Отечественные физики на виду

Среди претендентов на Нобелевскую премию по физике традиционно фигурировали и представители отечественной науки. Например, физик Виктор Веселаго, предсказавший существование материалов с отрицательным показателем преломления – метаматериалов. Его идея суперлинзы была в своё время подхвачена английским физиком Пэндри, и первые «метаматериалы» были созданы американскими учёными Дэвидом Смитом и коллегами в лаборатории Шелдона Шульца. С помощью метаматериалов можно, например, создать «плащ-невидимку», который позволяет сделать невидимым закрываемый им объект.

В числе других возможных претендентов назывались Борис Альтшулер – пионер в новой области физики – мезоскопике, Леонид Келдыш, более 40 лет назад предсказавший Бозе-конденсацию экситонов, и физик-теоретик Александр Андреев, разработавший теорию динамического промежуточного состояния сверхпроводников и открывший «андреевское отражение» в полупроводниках.

Кто из них реально находился в списке претендентов Нобелевского комитета, станет известно лишь через 50 лет – таковы правила премии.

Размер денежного вознаграждения лауреатов в 2012 году составляет 8 млн шведских крон (1,2 млн долларов США), а не 10 млн крон, как в предыдущие годы. Летом 2012 г. совет директоров фонда Нобеля принял решение урезать денежное вознаграждение на 20 % в связи с необходимостью «сохранения капитала фонда в долгосрочной перспективе».

Торжественная церемония вручения премии пройдёт в Стокгольме 10 декабря – в день смерти Альфреда Нобеля.

10 октября Нобелевский комитет объявит имена обладателей награды в области химии.

Читайте также:

В Швеции объявлены имена нобелевских лауреатов по медицине