Разделы

Телеком Инфраструктура Цифровизация Электроника Техника

Профессор НИЯУ МИФИ разъяснил ценность достижений нобелевских лауреатов по физике

Профессор Института лазерных и плазменных технологий (Институт ЛаПлаз) Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», доктор физико-математических наук Валерий Яковлев разъяснил ценность достижений нобелевских лауреатов по физике 2022 г. Яковлев сам ранее выступал номинантом на Нобелевскую премию Антона Цайлингера – за экспериментальную реализацию процесса квантовой телепортации, сообщили CNews представители университета.

Нобелевскую премию по физике в 2022 г.получили исследователи Ален Аспе, Джон Клаузер и Антон Цайлингер за исследования в области квантовой механики, открывшие путь для новых технологий.

«В 1935 г. три автора – Эйнштейн, Подольский, и Розен – опубликовали работу, в которой сформулировали парадокс: в квантовой механике есть состояния, которые находятся в противоречии с тем, что возможно с точки зрения классической физики, – рассказал ученый. – Позже Эрвин Шредингер назвал их "перепутанными состояниями". Их можно описать так: состояние одной подсистемы зависит от того, в каком состоянии находится другая подсистема. Их состояния скоррелированы, и есть состояния, которые находятся в 100-процентной корреляции».

Валерий Яковлев подчеркнул, что эту корреляцию нельзя сравнить ни с чем, что мы наблюдаем в окружающей действительности. По словам физика, перепутанные состояния могут быть совершенно независимыми друг от друга.

«Они могут находиться очень далеко друг от друга. От одного перепутанного состояния к другому никакой сигнал не идет. Без всякого взаимодействия они находятся друг с другом в перепутанном состоянии квантовой корреляции. Благодаря этому мы, производя измерение состояния одной подсистемы, предсказываем состояние другой подсистемы, не производя над ней никаких измерений», – рассказал Яковлев.

Говоря о заслугах нынешних нобелевских лауреатов, эксперт отметил, что их эксперименты показали, что предсказания квантовой механики и предсказания классической механики «противоречат друг другу напрочь». Если объяснять взаимодействие между перепутанными состояниями с помощью классической механики, т.е. с помощью физических взаимодействий или скрытых параметров запутанных состояний, то результаты экспериментов должны быть другими, описываться другими числами. Эти числа были предсказаны так называемым неравенством Белла, которое и проверялось экспериментами Нобелевских лауреатов.

Дешевые кредиты и новые заводы: как развивать российскую электронику?
Импортозамещение

Один из лауреатов, Антон Цайлингер, также провел эксперимент по так называемой «квантовой телепортации», которая определяется как «передача квантового состояния на расстояние при помощи разъединенной в пространстве запутанной пары и классического канала связи, при которой состояние разрушается в точке отправления при проведении измерения и воссоздается в точке приема».

Говоря о дальнейших перспективах данной научной области, Валерий Яковлев отметил, что перепутанные квантовые состояния лежат в основе квантовых вычислений, на основе которых, в свою очередь, может быть создан квантовый компьютер.

«Благодаря эффектам перепутанных состояний квантовые компьютеры при выполнении некоторых видов вычислений могут быть на многие порядки более быстродействующими, чем обычные, – пояснил ученый. – Например, поиск простых делителей (факторизация) для больших чисел, чье написание, скажем, состоит из 147 десятичных знаков. В свое время такая задача потребовала года работы множества вычислительных станций по всему миру. А поиск делителей для числа, состоящего, скажем из 250 и более десятичных знаков при нынешнем быстродействии классических компьютеров потребует времени вычисления, превосходящего возраст вселенной. На квантовом же компьютере подобная задача может быть решена, скажем, за 8-10 часов. Но таких компьютеров пока нет. Есть принципиальные вещи, которые показывают, что эти законы работают. Суть в том, что когда мы берем один элемент, находящийся в состоянии квантовой запутанности с другими, то он влияет сразу и на все другие, и этих других может быть множество. За счет этого мы можем проводить одновременно сразу множество элементарных операций. Вот как работает одно из проявлений перепутанности».

Напомним, нобелевскими лауреатами по физике 2022 г. стали Ален Аспе (Франция), Джон Ф. Клаузер (США) и Антон Цайлингер (Австрия). Премия присуждена за «эксперименты с запутанными фотонами, установление [принципа] нарушения неравенств Белла и первенство [в создании] науки о квантовой информации», говорится в мотивировочной части решения Нобелевского комитета. Физики в разное время и независимо друг от друга проводили эксперименты, подтверждающие нелокальность квантово-механических явлений и невозможность их объяснения скрытыми параметрами. Опыты нобелевских лауреатов послужили появлению новой научной дисциплины – квантовой информатики. В 2010 г. Ален Аспе, Джон Ф. Клаузер и Антон Цайлингер уже получали за свои эксперименты Премию Вольфа по физике (присуждается израильским Фондом Вольфа с 1978 г.).