2025 թվականի ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակը ստացել են բրիտանացի Ջոն Կլարքը, ֆրանսիացի Միշել Դևորեն և ամերիկացի Ջոն Մարտինիսը՝ կվանտային ֆիզիկայի ոլորտում կատարած հեղափոխական աշխատանքների համար: Նրանք ստեղծել են սարքեր, որոնք դարձել են գերհաղորդիչ կյուբիտների հիմքը՝ կվանտային համակարգիչների առանցքային տարրեր: Նրանց 1980-ականների փորձերը ցույց են տվել, որ կվանտային էֆեկտները, որոնք սովորաբար նկատելի են միայն ատոմների մակարդակում, կարող են դրսևորվել մակրոսկոպիկ համակարգերում, ինչպիսիք են էլեկտրական շղթաները: Այս մասին «Газета.Ru»-ին պատմել է Ստեփան Լիսովսկին՝ Էլեկտրոնիկայի, ֆոտոնիկայի և մոլեկուլային ֆիզիկայի Ֆիզտեխ-դպրոցի փոխտնօրենը:

Կվանտային էֆեկտներ. ատոմներից դեպի մակրոաշխարհ

Կվանտային մեխանիկան ավանդաբար նկարագրում է մասնիկների վարքը միկրոսկոպիկ մակարդակում, օրինակ՝ էլեկտրոնները կարող են «թունելինգ» անել խոչընդոտների միջով: Սակայն սովորական աշխարհում այդ էֆեկտները կորչում են բազմաթիվ մասնիկների խաոտիկ փոխազդեցությունների պատճառով: Մրցանակակիրները ապացուցել են հակառակը. գերհաղորդիչներում՝ նյութերում, որոնք ցածր ջերմաստիճաններում հոսանք են անցկացնում առանց դիմադրության, միլիարդավոր մասնիկներ կարող են վարվել որպես մեկ ամբողջություն՝ դրսևորելով կվանտային հատկություններ:

«Պատկերացրեք ճանապարհային երթևեկությունը. եթե յուրաքանչյուր վարորդ գնում է առանձին, առաջանում են խցանումներ: Բայց եթե բոլոր մեքենաները շարժվում են համաժամանակյա, ինչպես մեկ հոսք, արագությունը մեծանում է: Նույն կերպ գերհաղորդիչներում էլեկտրոնները գործում են համաձայնեցված, առանց շփման», - բացատրել է Լիսովսկին: 1984–1985 թվականներին գիտնականները ստեղծել են գերհաղորդիչ շղթաներ, որոնք կվանտավորել են էներգիան՝ կլանելով կամ արձակելով այն ֆիքսված բաժիններով, ինչպես կանխատեսում է կվանտային մեխանիկան:

Առաջընթաց տեխնոլոգիաների համար

Ինչպես նշել է Սբերի կվանտային տեխնոլոգիաների կենտրոնի գիտական ղեկավար Ստանիսլավ Ստրաուպեն, մրցանակակիրները ցույց են տվել, որ կվանտային էֆեկտները հնարավոր են խոշոր օբյեկտների համար, ինչպիսիք են ալյումինե մետաղական կառուցվածքները, որոնք տեսանելի են մանրադիտակով: Նրանց աշխատանքը հիմք է դրել գերհաղորդիչ կյուբիտների համար՝ կվանտային համակարգիչներում տեղեկատվության պահպանման միավորներ: Նման համակարգիչներ արդեն գոյություն ունեն. դրանք օգտագործում են IBM-ը և Google-ը, իսկ Ռուսաստանում հետազոտություններ են տարվում ՄԻՍԻՍ-ում, Բաումանի անվան ՄԳՏՈՒ-ում և Ֆիզտեխում:

Այս բացահայտումները ճանապարհ են բացում նոր տեխնոլոգիաների համար՝ կվանտային կրիպտոգրաֆիա, գերզգայուն սենսորներ և հզոր կվանտային համակարգիչներ, որոնք կարող են լուծել դասական համակարգերին անհասանելի խնդիրներ՝ մոլեկուլների մոդելավորումից մինչև լոգիստիկայի օպտիմալացում:

Հակիրճ…

2025 թվականի ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակը շնորհվել է Ջոն Կլարքին, Միշել Դևորեին և Ջոն Մարտինիսին՝ մակրոսկոպիկ գերհաղորդիչ շղթաներում կվանտային էֆեկտների ցուցադրման համար, որոնք դարձել են կվանտային համակարգիչների կյուբիտների նախահայրերը: Նրանց 1980-ականների բացահայտումները իրականություն են դարձնում կվանտային տեխնոլոգիաները, իսկ Ռուսաստանում նման հետազոտություններ արդեն տարվում են ՄԻՍԻՍ-ում և Ֆիզտեխում: