Нобелевскую премию по физике присудили трем ученым за исследования в области квантовой механики

Нобелевскую премию по физике разделили француз Ален Аспет, американец Джон Клаузер и австриец Антон Цайлингер - ее присудили за исследования в области квантовой механики, экспериментально доказавшие, что даже великий Эйнштейн может ошибаться.

Как сказано в решении Нобелевского комитета, в этом году высшая награда научного мира по физике присуждена "за эксперименты с запутанными фотонами, установившие нарушение неравенств Белла и положившие начало квантовой информатике".

На практике открытия новоиспеченных лауреатов подарили миру прототип квантового компьютера, считающего в сотни раз быстрее самых мощных цифровых чипов, и позволяющего шифровать информацию так, что у привычных нам вычислительных устройств на подбор ключа уйдут тысячелетия.

Перчатки Эйнштейна

Квантовая механика изучает, как привычное нам вещество ведет себя на уровне элементарных частиц. А там с материей происходят вещи настолько удивительные и непостижимые, что даже у самых именитых экспертов в этой области отказывает воображение.

В отличие от привычной нам физики, в квантовом мире определенность уступает место вероятности - и вообще ничего нельзя утверждать наверняка.

Помните знаменитого кота Шредингера - который в квантовом мире оказывается и жив, и мертв одновременно? Его австрийский физик придумал, как раз чтобы показать всю абсурдность и непостижимость происходящих там процессов.

Великий Ландау как-то сказал, что происходящие в квантовом мире чудеса можно описать языком математики и даже найти им практическое применение - но вот представить себе, как это работает, не под силу даже самым светлым умам.

Дело в том, что квантовые частицы могут одновременно находиться сразу в нескольких состояниях, которые в привычном нам мире полностью исключают друг друга. Например, электрон не вращается вокруг ядра атома (как мы привыкли думать еще со школьного курса физики), а находится сразу во всех точках орбиты одновременно - просто с разной вероятностью.

Но самое загадочное и необъяснимое явление этого удивительного микромира - как раз феномен квантовой запутанности. Это когда две элементарные частицы, имеющие одно происхождение, оказываются не просто связаны между собой (каким-то совершенно необъяснимым способом), но еще и взаимозависимы.

Проще говоря, запутанные частицы могут словно "общаться" между собой и влиять друг на друга - даже если между ними сотни и тысячи километров. Так что, узнав состояние одной частицы, можно с абсолютной уверенностью предсказать состояние другой.

Чтобы понять, о чем речь, представьте, что у вас есть две игральные кости, которые в сумме всегда дают семь. Вы потрясли их в стакане и одну кость бросили за спину, а другую - перед собой и накрыли ладонью. Подняв руку, вы увидели, что выбросили, скажем, пятерку - и теперь можете с уверенностью утверждать, что вторая кость, у вас за спиной, выпала кверху двойкой. Ведь сумма двух чисел должна быть равна семи.

Альберт Эйнштейн до конца жизни отказывался верить в саму возможность такой взаимосвязи. Он был убежден, что на самом деле никакой информацией частицы не обмениваются, просто мы чего-то о них знаем. Квантовую запутанность он сравнивал с парой перчаток: если случайным образом разложить их в два непрозрачных пакета, а потом разнести на какое угодно расстояние, то, открыв один и них, содержимое второго тоже можно с уверенностью предсказать - не значит же это, что перчатки общаются друг с другом!

Однако уже после смерти Эйнштейна было доказано, что необъяснимая связь все же существует на самом деле. И это совсем не мешает использовать ее на практике. Так была изобретена квантовая телепортация, о которой Русская служба Би-би-си уже рассказывала подробно. Одним из экспертов в этом тексте выступал Антон Цайлингер, новоиспеченный нобелевский лауреат.

Нобелевская неделя

В 2021 году премию по физике также разделили трое ученых - Сюкуро Манабэ, Клаус Хассельман и Джорджо Паризи - за прорывные открытия в понимании комплексных физических систем и моделирование климата Земли.

Так называемая Нобелевская неделя традиционно проходит в Стокгольме в начале октября. Премия по физике - вторая из вручаемых.

В первый день становятся известны лауреаты в области медицины и физиологии. В этом году премию в этой области получил один человек - шведский генетик Сванте Паабо за исследования геномов вымерших гоминид и эволюции человека.

Затем следуют вручения в области физики, химии, литературы, и в завершении недели объявляется лауреат Нобелевской премии мира, им может стать не только физическое лицо, но и целые организации. Это единственная премия, которая присуждается не Шведской, а Норвежской Академией наук.

Кроме того, с 1969 года по инициативе Банка Швеции присуждается ежегодная премия в области экономики памяти Альфреда Нобеля, хотя в его завещании эта категория изначально не была прописана.

Физика была первой областью науки, упомянутой в завещании Альфреда Нобеля. В нем же было указано, что премия по физике должна выдаваться Шведской королевской академией наук.

Академия была основана в 1739 году. На сегодняшний день в ней состоят около 450 шведских и 180 иностранных ученых.

Члены Нобелевского комитета назначаются Академией сроком на три года.