Квантовая гонка вооружений: какое оружие будущего смогут разработать с помощью новых технологий
М. Баченина:
- Меня зовут Мария Баченина. Мой соведущий - научный руководитель Национального центра физики и математики, академик РАН Александр Сергеев. Сегодня у нас в гостях еще один интересный человек. Доктор физико-математических наук, член-корреспондент Российской академии наук, директор Физического института имени П. Н. Лебедева РАН, специалист в области прецизионной лазерной спектроскопии, рентгеновской, нелинейной и квантовой оптики, лазерного охлаждения Николай Николаевич Колачевский. Тема сегодняшнего заседания - квантовая революция. Меня восхищает это название. Такой пафос, претензия в хорошем понимании этого слова. Что такое квантовая революция?
А. Сергеев:
- Квантовая революция - это те изменения в нашей жизни, которые привели к существенным изменениям фактически нашего быта, уклада жизни. Революция - это всегда изменения, в хорошую или в плохую сторону. В данном случае это в хорошую сторону, потому что мир поменялся существенным образом за счет появления квантовых технологий, квантовых идей, начиная с элементов ядерной физики, конечно, это лазеры. Вся коммуникация по интернету осуществляется с помощью лазерных источников, мы это не всегда даже осознаем уже. И химия, естественно, которая тоже сугубо квантовая наука: материалы, лекарства, магнитные материалы - это чисто квантовые истории. И это настолько глубоко вошло в нашу жизнь, что мы не очень-то осознаем, какие квантовые механизмы в классическом квантовом понимании, в понимании первой волны квантовых достижений, разделяют слушателя и нас здесь. Их много.
Н. Колачевский:
- Действительно, квантовые явления - мы привыкли, что это на каком-то микроуровне проявления. Но поскольку это все появляется в нашем макромире, есть такой термин – квантовая макрофизика. Это означает, что внутри лежат квантовые эффекты, но на самом деле мы их просто используем в быту.
М. Баченина:
- Есть отдельная физика, которую в школе изучаем, а есть квантовая, совсем другая физика?
Н. Колачевский:
- Наверное, самый простой пример на стыке квантовой и классической физики - это магниты. Дети, которые играют, выкладывают магнитные шарики, это сугубо квантовый эффект, который обеспечивает постоянную намагниченность. Сейчас можно делать домики, моторы, квадрокоптеры летают. Или запись на магнитные носители, например, на магнитные диски. Тоже квантовая наука, которая за этим стоит. И это мы используем в быту, на интуитивном уровне.
М. Баченина:
- О, как интересно. А правда ли, что первая квантовая революция, которая определила развитие физики в XX веке, стала предпосылкой для появления ядерного оружия? Транзисторы, лазеры, мобильная телефония, связь, интернет. Это было принципиально нечто новое в физике.
Н. Колачевский:
- Любой революции предшествует эволюция. Нельзя сказать, что на протяжении пяти или десяти лет что-то радикально поменялось. Квантовая наука в ее сегодняшнем понимании возникла в 1923-1928 году, около ста лет назад, когда люди начали более-менее широко использовать термин. История теории Гейзенберга, Поль Дирак и так далее. Но осязаемые результаты, которые люди начали чувствовать, это физика ядра, оптика, то, что называется сейчас квантовой оптикой. Проявления квантовой оптики возникали существенно раньше этого термина. Все, что вы перечислили, действительно, результат чрезвычайно бурных достижений физики в период середины ХХ века. Мы до сих пор не знаем, исчерпали ли мы возможности до конца, или нам надо делать следующие шаги. Много что осталось не то чтобы недопонято, но можно ли делать еще какие-то шаги вперед, увеличивать точность, увеличивать скорость, увеличивать качество каких-нибудь химических веществ, медицинских препаратов, используя, в общем-то, уже известные принципы.
М. Баченина:
- С чего началась квантовая физика?
Н. Колачевский:
- В «Смешариках» эта история неплохо отображена. Самый простой пример – это фотоэффект. Одна из ярких и очень интуитивных демонстраций. Фотоэффект до последнего времени был в ЕГЭ, а потом его из ЕГЭ убрали, чтобы не перегружать наших бедных одиннадцатиклассников. Фотоэффект, за что Эйнштейн получил Нобелевскую премию, когда есть материал, мы его освещаем светом с определенной длиной волны, определенного цвета, мы берем красный свет, он никак не действует на поверхность вещества. Переходим к зеленому - опять ничего не происходит. Светим синим - и начинают лететь электроны. Не важно, сколько мощности мы вкладываем, все равно эта последовательность сохраняется. Это сугубо квантовый эффект, который является фотоэффектом. Чтобы оторвать электрон от поверхности металла, нужна определенная энергия светового кванта. Это один из первых наиболее наглядных моментов, когда на пальцах можно показать квантовость окружающего мира.
А. Сергеев:
- Фотоэффект – это интересное явление, наверное, не очень широко применявшееся и применяемое в промышленности. Где именно квантовая физика впервые показала свою мощь в плане приложения?
Н. Колачевский:
- Ядерная физика - это одно из направлений квантовой физики. Ближе всего, конечно, лазерная физика. Появление лазеров - это абсолютно однозначное проявление в сознании мирового общества квантовости света. Лазер – это квантовый генератор. Чем лазер отличается от лампочки, очень легко продемонстрировать. Это был один из существенных шагов, правда, это гораздо позже фотоэффекта возникло. Лазеры все-таки появились уже в 70-х годах, на несколько десятилетий позже.
А. Сергеев:
- Освоение ядерной энергии в мирных и в военных целях, наверное, по масштабу было очень мощное явление. Если взять госкорпорацию «Росатом» и разговаривать с коллегами, все-таки там уже квантовая природа всех этих ядерных реакций - деление, реакция синтеза – она даже ушла, немножко забылась. Работают атомные станции, работают, дают 20 % электричества в нашей стране. Ядерная энергетика признана сейчас самой перспективной, «зеленой» и прочее. Внутри этих элементарных процессов, которые нам дают энергию, это принципиально квантовое явление. И эти квантовые явления были поняты в 30-е годы, после того, как основы квантовой механики были заложены, подтверждены экспериментально. Но дальше все эти эксперименты по делению урана и так далее, это просто квантовый мир. Но макропроявления его – это то, что мы сейчас вами имеем, в том числе, в довольно заостренном варианте, в плане нашего сложного геополитического времени.
М. Баченина:
- А возможно ли, что с помощью развития квантовых технологий люди возьмут и придумают еще более невиданное оружие?
А. Сергеев:
- Это очень интересный рассказ в смысле оружия. Потому что оружие, когда мы сравниваем с ядерным оружием, предполагает, что это концентрация, это взрыв и так далее. Но есть же другое оружие. Мы говорили про искусственный интеллект. Искусственный интеллект – это сильнейшее оружие, которое сейчас появляется. Если объединить возможности квантов и создать квантовый искусственный интеллект, то это может быть сильнейшим оружием, но которое действует не взрывным характером, а постепенным.
Н. Колачевский:
- Если раньше и сейчас мы понимаем часто под оружием концентрацию энергии, то это не обязательно. Информационное оружие иногда гораздо страшнее, чем оружие физического воздействия. И мы это на себе уже испытываем. Жулики, которые нас терроризируют по интернету. Ежемесячные потери граждан исчисляются огромными миллиардами рублей. Это же тоже достижение квантовой революции. От цыган, которые раньше выманивали деньги просто на улице, мы перешли к телефонным звонкам, к «безопасным счетам». Если сюда еще подключить искусственный интеллект, последствия могут быть еще более тяжелые. Уже на крупном банковском уровне могут начаться потери. Но это, наверное, не самое страшное. Есть еще, наверное, более страшная история, связанная с тем, что, не дай бог, реализуется мечта всех темных сил последних столетий - генетическое оружие. То, о чем много мечтали темные силы, естественно, - создать какие-то селективные болезни, селективные препараты, которые повлияют на существование целых континентов по какому-то выборочному принципу, национальному и так далее. И здесь роль информационных технологий с учетом потенциальной квантовости, поскольку все взаимодействия внутри молекул это сугубо квантовое взаимодействие, описывать их даже с помощью суперкомпьютеров сегодня оказывается очень тяжело, я думаю, что это одна из угроз, это уже вопрос этического уровня. К этому очень много раз подступались. Тот же самый ковид, о котором думали, что это искусственно созданный, и до сих пор непонятно, искусственно созданный вирус или нет. По поводу вируса иммунодефицита был вопрос, насколько он искусственно созданный или это действительно от обезьяны. И эта история с генетическим оружием не сходит с повестки.
М. Баченина:
- Это генетическое оружие, оружие против определенного этноса, национальности, я верю в то, что дыма без огня не бывает. Действительно работают над этим темные силы?
Н. Колачевский:
- Над этим темные силы работают уже не одно десятилетие в том или ином виде. Не надо обольщаться, что люди взяли и забыли про это. Мир так устроен. Исправление генома, повышение долгожительства, борьба, в конце концов, с онкологией с помощью генетических методик. Обратная сторона медали тоже наверняка присутствует.
А. Сергеев:
- Я думаю, что любопытство ученых, помноженное на рыночную экономику, это как раз та взрывная сила, которая запускает действие всяких темных сил и так далее. Если говорить о медицинской генетике, сейчас очень серьезные результаты по лечению разных генетически наследуемых заболеваний. Это дорого, но это сейчас делается. Но любопытству ученых нет предела. И те же самые эксперименты в направлении евгеники - улучшения качества, они тоже наверняка ведутся в различных лабораториях. А дальше - как это будет и кем это будет использовано? Если взять миллиардера из некоторой страны, у которого, скажем, дочка болеет каким-то таким генетическим заболеванием, и он готов заплатить средства для того, чтобы ее излечить, то, зная это, он по дороге может попросить: нельзя ли при этом еще внешность ее каким-то образом улучшить, цвет глаз и так далее. С одной стороны, это развивается все под флагом борьбы с различными медицинскими проблемами. Это все заведомо может быть дальше экстраполировано в другом направлении. И это точно ведется, и регуляторика должна быть на очень серьезном международном уровне.
Николай Николаевич уже бросил эти слова, связанные с современной информатикой. Когда мы говорим «вторая квантовая революция», она где-то тут произошла, нельзя сказать, наверное, в каком году, но в этом году мы сто лет празднуем. И это как раз связано с тем, что квантовые эффекты оказались очень интересными с точки зрения обработки, передачи информации. Мы живем в веке, когда информационная наука вырвалась вперед. Наверное, XXI век – это век информатики. И здесь эти новые возможности использования квантовой физики в информатике – это как раз то, чем вторая квантовая революция отличается. На эту тему очень правильно поговорить, тем более что Николай Николаевич и в Российской академии наук, и в госкорпорации «Росатом» занимает очень важные позиции с точки зрения развития современных квантовых технологий в направлении квантовой информатики. Вещи, которые мы не понимаем в квантовой механике, законы на уровне микромира оказываются дополненными совершенно удивительными законами, настолько контринтуитивными, типа квантовой телепортации.
М. Баченина:
- Мячик мы кидаем об стену, на какой-то раз он пролетит сквозь стену. Это же отсюда? Это все на грани, как будто ты читаешь научную или околонаучную фантастику. Почему мы об этом говорим в научной программе? Значит, это то, во что нужно верить? А. Сергеев:
- Некоторые вещи они настолько контруинтуитивные, их можно объяснить с помощью каких-то уравнений, еще чего-то, но рассказать из первых принципов, которыми мы руководствуемся, из опыта нашего, просто невозможно.
Н. Колачевский:
- Я немножко огрублю. Есть высказывание одного американского физика по поводу квантовой механики, которое в переводе звучит как «заткнись и вычисляй». Действительно, как ни странно, в квантовой механике те постулаты, которые были заложены, те результаты, которые получаются в результате даже очень простых математических упражнений, то же самое перепутанное состояние или состояние Белла, настолько непонятны человеческим мозгом, что Эйнштейн с этим очень сильно сражался. Он в это не верил, он считал, что это все надувательство. Идеи квантовой механики, которыми мы сегодня пользуемся, приняли, у нас курсы идут в университетах, они возникли сто лет назад. Были горячие споры. А эксперименты возникли гораздо позже. Эта пресловутая квантовая телепортация, квантовая запутанность, которая лежит в основе квантовых вычислений. Альберт Эйнштейн это не воспринимал. Даже тот принцип, что эта суперпозиция – это кота Шредингера, мертвый или живой, - и то Эйнштейн говорил, что Бог не играет в кости, что все должно быть предопределено, все должно подчиняться определенным динамическим уравнениям. А на самом деле выяснилось, что природа абсолютно случайна в этом смысле, что вправо или влево ничем не предопределено. Это глубокие философские споры. За последние лет двадцать люди научились этими одиночными объектами пользоваться. Собственно, это и есть предпосылки второй квантовой революции.
Вы привели пример шарика, который вы кидаете в стену. Если шарик большой, теннисный, он не пролетит через стену. Если вы начнете уменьшать, уменьшать, сделаете его очень легким, то в какой-то момент, уменьшая массу, вероятность того, что он через стену пролетит, вы повышаете. И таких примеров на самом деле очень много.
М. Баченина:
- Ухватившись за этот пример, я, как человек вне научного поля деятельности, могу предположить, что таким образом мы можем работать над машиной времени, над перемещением человека в пространстве. Над чем ведутся работы? Куда смелость физиков приводит?
Н. Колачевский:
- Наверное, самый прямой пример - квантовая передача информации. Полностью защищенные каналы, по которым с помощью одиночных фотонов, если правильно их шифровать, нет способа никакого, причем это достоверно доказано, подслушивать или подглядеть эту информацию, скопировать ее каким-то образом. Это работает сегодня. Это не распространенная технология пока в России, она сейчас развивается под эгидой акционерного общества «Российские железные дороги». Это то, что сегодня работает. Это не звучит так же фантастично, как проход сквозь стену. Но это то, что сегодня уже работает.
М. Баченина:
- А почему это нельзя расшифровать? На любой код должен быть ключ, иначе логика когда бессмысленна.
А. Сергеев:
- Эту информацию, в принципе, можно перехватить, но если ее перехватят, то те, кто обменивается этой информацией, об этом сразу узнают и прекратят общение между собой. Когда мы говорим о таких секретных коммуникациях, которые, кстати, очень популярны, особенно сейчас, в связи с развитием того же интернета вещей, понятно, если есть возможность пообщаться шепотком, чтобы тебя никто не услышал, то многие за это будут платить деньги. В этом и большой бизнес, почему это развивается. И государственные структуры, и банки сейчас активно освоили это шифрование и его используют. Почему нельзя объяснить, если это работает? Человеческий мозг устроен таким образом, что он оперирует тем, что он получает со своим опытом. Мы с вами живем, общаемся, но ведь совершенно понятно, что мы, имея наши органы чувств, наш мозг, не можем претендовать на то, что мы посредством этого все можем объяснить. Когда мы уходим на уровень микромира, то там уравнения, которые нами понимаемы, - ускорение пропорционально силе, уравнения Ньютона, - там уравнения, которыми описывается микромир, такие, что ничего подобного в нашем житейском опыте мы не встречали, поэтому мы этого и не можем понять.
Мы же знаем из школы, учили про движение с очень большими скоростями, близкими к скорости света. Мы знаем, что предмет, который летит с размером большим, чем это отверстие, может влететь в это отверстие, и так далее. Там тоже это все контринтуитивно. Но постепенно, после того, как об этом много слышим, когда мы что-то начинаем обсуждать, это становится нашим житейским опытом. Но законы квантовой механики и квантового мира такие, что этого нет в нашем макромире.
Н. Колачевский:
- Я здесь мог бы немножко поспорить именно в плане передачи шифрованных сообщений. Наверное, на примитивном уровне он не совсем правильный, но любая утечка информации – это, условно говоря, ее отщепление. Вы яблоко можете пополам разрезать и понять, что было пол-яблока. Сколько косточек, примерно понять, какая была вторая половина. А когда вы передаете информацию на уровне одиночных частиц, фотон, который используется один, его нельзя пополам разделить. Нельзя скопировать квантовое состояние - это другая немножко история. Но на бытовом уровне просто нельзя взять ножик, разрезать фотон пополам. 50 % правды в этом есть, что если дойти до этих совсем почти неделимых частиц, которые… Просто эти уравнения - ускорение, сила – относятся к каким-то объектам уже достаточно сложным. Много частиц должно участвовать. Все эти уравнения газа, например, это же все макроскопические уравнения, миллиарды и миллиардов частиц в газе. А когда одна частица, как она себя ведет, там немножко по-другому.
А. Сергеев:
- А когда несколько, это как раз и есть вторая квантовая революция. Казалось бы, мы привыкли, что атом, там есть какие-то уровни, из-за этого спектры, спектроскопия. А вторая квантовая революция, то, что есть сейчас, она имеет дело не с квантовой макрофизикой, не с проявлением в макромасштабе, то, что мы в самом начале обсуждали, и не со свойствами одной отдельной частицы, а именно с тем, что этих частиц несколько. И тут начинаются чудеса, которые и квантовый компьютер дают, и современные квантовые сенсоры. Так получилось, что физика, развивалась таким образом, что отдельный атом мы писали, отдельные фотоны писали, проявления какие-то макроскопические, типа спины, которые создают магнитное поле. А когда этих квантовых частиц счетное количество, здесь наступают такие чудеса!
М. Баченина:
- А как эти чудеса видеть?
Н. Колачевский:
- Часть этих чудес тоже можно объяснить. Вы хороший вопрос задали, я задумался: какая была бы амбициозная, но при этом благоразумная цель? Наверное, пройти сквозь стену, мне бы что было интересно.
М. Баченина:
- Врач без рентгеновского аппарата.
Н. Колачевский:
- Такие есть врачи уже есть сейчас. Это же, действительно, задача актуальная, когда у тебя сложная довольно молекула, тысячи атомов, , десятки тысяч. Понять, устойчива она, неустойчива, как она выглядит, когда все эти взаимодействия между частицами. Это не одна частица, но и не чай в чашке, где их огромное количество. Такая промежуточная история, которая очень плохо считается до сих пор все еще на классических компьютерах, требует очень больших вычислительных мощностей. А для нашей жизни весьма актуальна, поскольку то же самое генетическое редактирование, создание новой фармы, тем более, там же есть сейчас высокомолекулярные вещества. И часто люди делают это сегодня с помощью интуиции. У химиков интуиция очень ярко развита. Это моя такая не то что мечта, но то, что я бы счел реалистичным на горизонте, может быть, 20 лет. И при этом уже это был бы большой прорыв в области квантовой технологии. Если можно было бы каким-то образом с помощью вычислительных методов, с помощью сборки каких-то частиц в вакууме, как они там будут взаимодействовать модельно, достичь такого результата. Дальше уже фантазия пусть нас ведет через 20 лет.
А. Сергеев:
- Столетняя история квантовой механики, квантовой физики, расщепление ядра – это все квантовые явления. Очень интересной тематикой является задача фактически точного определения времени. Мы к этому привыкли - GPS, ГЛОНАСС. Ведь это все базируется на системах точного времени. А что такое сейчас система точного времени? С 1967 года определение одной секунды – это интервал времени, который совершенно четко связан с абсолютно квантовым переходом электрона между двумя уровнями в атоме цезия. Это совсем квантовое явление. Мы не к этому квантовому переходу привыкли, а привыкли пользоваться результатом этого открытия.
М. Баченина:
- А как мы поняли, что именно в цезий надо брать?
А. Сергеев:
- Можно было взять и какой-то другой атом, но цезий оказался очень удобным с точки зрения подходящих радиочастотных генераторов, которые привязывали свою частоту к этому переходу. Может быть, есть какой-то более удобный. Но дальше развитие точного времени привело к тому, что были созданы еще более точные не цезиевые часы, а часы, в которых фактически свойства одного атома или электронных переходов в атоме использовалось вместе с современными лазерами. Это оптические часы, которые сейчас дают самое точное время. Николай Николаевич – это человек, который у нас в стране приложил руку и голову, был одним из руководителей, может, даже руководителем нашей программы создания такого точного времени системы ГЛОНАСС. А сейчас, когда речь идет не об одном атоме с электронным переходом, 10, 20, 50 у них сейчас, допустим, атомов, то эта система, тоже взаимодействующая с лазерным излучением, оказалась исключительно важной для создания квантового компьютера. В школе-то сейчас учат, это уже, наверное, не воспринимается так остро. Это мы вроде как-то вами переварили, сказали: замечательно, человечество – молодцы, физики, точное время, ГЛОНАСС, навигация современная без этого совершенно невозможна. Может быть, так и со временем. После того, когда будет сделан 200-500-кубитный компьютер, тоже как-то мы к этому постепенно привыкнем, уже не будем это воспринимать совсем контринтуитивно.
Н. Колачевский:
- Может быть. Дело в том, что все идет нарастающими циклами. Вы совершенно справедливо упомянули систему ГЛОНАСС, GPS. Мы живем в координатной сетке, мы ее не чувствуем, но мы находимся сегодня физически в трехмерном пространстве координат. Но опыт последних лет показывает, что эта сетка очень уязвимая. И опыт специальной военной операции, и так далее. И сейчас, по-хорошему, надо разрабатывать новую навигационную систему - суверенную, российскую, глобальную, которая будет использовать эту сетку как вспомогательную, она уже не должна являться основной. Здесь квантовые сенсоры разного типа - и магнитометры, и гравиметры, и те же самые компактные часы - второе дыхание открывается. Я думаю, что это тоже будет одно из проявлений второй квантовой революции. Потому что об этом не только мы говорим, это говорят и в других странах. Это направление эволюционирует, оно не замерло. А то, что из него вытекло фактически направление квантовых вычислителей, квантовых компьютеров, это сам по себе интереснейший феномен, что с помощью этих атомов, которые мы всегда рассматривали как некие двухуровневые системы, можно светом или радиочастотой перебросить атом с одного уровня на другой, посмотреть какие-то интересные эффекты. Что мы можем, простите, два плюс два хотя бы сложить с помощью атомов (я утрирую, но такую задачу тоже можно решить), это, конечно, потрясающе. Я пока это до конца не осознал.
М. Баченина:
- Когда мы росли, кто-то до нас рос, эти люди не имели представления о каких-то вещах. Смартфон появился при нашей с вами жизни. Я очень хорошо помню, когда я смотрела некий голливудский фильм с Томом Крузом, он делал эти движения пальцами на стекле, я на это смотрела, думала: надо же, как сценарист придумал. Это то, что я делаю сейчас каждый день. Через сколько поколений наши с вами дети будут так же, как мы сегодня со смартфонами, про атомы? Такое может случиться?
Н. Колачевский:
- Такое уже происходит. У меня дочь сейчас первокурсница физического факультета. Мы что-то обсуждаем, по физике мало говорим, увлечена она совсем другим, как полагается для младшекурсников, всей не наукой. Речь о сверхпроводимости зашла. Она говорит: я же помню все, это в «Смешариках». Когда вы спрашиваете, через сколько поколений, да, это не будет резким переходом, но это уже сегодня есть. Во сколько лет она смотрела мультфильм? Лет в 12-13. Я думаю, она ничего не поняла, но какие-то образы у нее сохранились. А поскольку это уже фактически начало внедряться в наш быт, какие-то люди этим чуть больше будут интересоваться, какие-то - чуть меньше. Но сам факт, что дети массово могут сейчас на довольно грамотном уровне, он не примитивный, то, что показывают нам в мультиках, это не примитив.
М. Баченина:
- Российский мультфильм «Смешарики: Пин-код» - фантастически успешный проект для детей.
Н. Колачевский:
- Я не знаю, ли это влиять сильно на общество и каким образом, но то, что люди к этому сейчас уже гораздо более привычные стали, все начинается, как говорится, со слова.
М. Баченина:
- Россияне получали Нобелевские премии в области квантовых технологий.
Н. Колачевский:
- Несколько веток есть. Когда начинаешь рассказывать про историю науки, всегда это вдохновляет. Конечно, это ветка, связанная с низкими температурами, сверхтекучестью. Петр Капица, который впервые обнаружил экспериментально сверхтекучесть в жидком гелии, это типичное квантовое явление. Когда ты охлаждаешь атомы гелия, они начинают вести себя как нечто единое целое, теряется трение между поверхностью и гелием. Он начинает течь над поверхностью.
А. Сергеев:
-Это как сверхпроводимость, ток течет без сопротивления, а здесь просто перенос вещества осуществляется...
М. Баченина:
- А это можно увидеть?
Н. Колачевский:
- Можно.
М. Баченина:
- Так в этот момент можно с ума сойти, что-то не касается, левитирует над поверхностью.
Н. Колачевский:
- Некоторые физики сходят с ума. Есть такая очень неприятная штука, называется сверхтечь, когда у тебя при охлаждении криостата гелий переходит в сверхтекучее состояния и пролезает куда-нибудь, портя вакуум. Есть люди, которые от этого сходят с ума. Лев Ландау, который много что объяснил в теории сверхтекучести. Мы все знаем учебники Ландау - Лившица. Если эту ветку продолжать по нашим великим российским ученым, это Виталий Гинзбург, который сделал существенный вклад в теорию высокотемпературной сверхпроводимости, тоже фактически движение без трения, только проявляющееся в электрическом контексте. Работа Басова и Прохорова, это чисто квантовая наука, связанная с теоретическими принципами мазерно-лазерной генерации, а дальше - изобретение лазера, изобретение мазера. Правда, Нобелевские премии уже за сами изобретения приборов от нас ушли, но мы гордимся тем, что идеи и первые прототипы закреплены за нашими великими учеными. Там конкуренция была по экспериментальным работам. Николай Геннадиевич Басов был директором ФИАН. Александр Михайлович Прохоров – директором Института общей физики.
Есть, конечно, очень яркая Нобелевская премия Жореса Алферова. Это тоже чисто квантовая история. Это то, чем мы сейчас пользуемся просто повседневно в плане лазеров, в лазерных указках, самое простое, а чуть более сложное - это телекомовские лазеры, по которым мы передаем информацию в интернете. Это такие квантовые слоистые пирожки из материалов, выращенные эпитаксиальным способом, элементы микроэлектроники. Выяснилось, что такие гетероструктуры очень надежные, устойчиво работают, позволяют излучать когерентный лазерный свет. Может, я кого-то пропустил. Нобелевская премия по графену, хотя это не совсем российская Нобелевская премия, это все-таки наши соотечественники, выпускники Московского физико-технического института Гейм и Новоселов, которые этот материал и создали, точнее, поняли, как его делать, однослойный двумерный материал. Электроны ведут себя там совершенно по-другому, по сравнению с другими материалами, которые люди пытались до них выращивать. Это тоже очень серьезная квантовая история.
М. Баченина:
- А где графен сейчас используется?
Н. Колачевский:
- К сожалению, быстрого появление графена в наших устройствах не случилось, но есть графеновые сенсоры, есть графеновые датчики, которые пытаются сейчас делать. Есть управляемая сверхпроводимость на графене, когда два слоя графена совмещают в зависимости от угла между этими слоями. Это такие очень тонкие, прецизионные датчики на сегодняшний день. До конца массового использования пока нет.
М. Баченина:
- Значит, всему свое время.
Н. Колачевский:
- Долго на самом деле. Басов и Прохоров фактически изобрели водородный мазер. До внедрения водородного мазера в быт, система ГЛОНАСС, первый водородный мазер на борту системы ГЛОНАСС был установлен два года назад. Прошло больше 50 лет. Это относительно простой прибор, связанный с тем, что он как микроволновый излучатель, как маленькая микроволновая печка.
М. Баченина:
- А почему так долго? Технологии. От изобретения лазера до массового использования, действительно, эпохи и рубежи. Басов - Прохоров, потом Майнман, потом люди научились этими лазерами для большой науки пользоваться. Те же самые Муру, Хэнш. Чуть позже, уже Жорес Алферов с гетероструктурами. А потом только лазеры, которые мы для интернета используем повсеместно. Этому 20 лет. Это тоже длинный путь, это не быстро происходит. Буквально на днях было с квантовыми вычислениями. Директор NVIDIA прогнозировал развитие квантовых компьютеров, в зависимости от этого акции всех этих компаний, которые занимаются квантовыми вычислениями, либо росли, либо падали. В общем, он смягчил свой прогноз и сказал сначала, что через 20 лет. И тогда акции рухнули. А потом сказал: ладно, через десять лет. И они вернулись.
М. Баченина:
- Я очень надеюсь на то, физика будет все любимее и любимее. Чем больше мы о ней говорим, тем мы к ней ближе и лучше начинаем понимать. И от этого зависит самый главный интерес, который закладывается в школе. Если ты начинаешь понимать, то дальше жутко интересно. А если сразу не понимаешь, то хочется рвать на себе волосы и бежать.
А. Сергеев:
- Мы поэтому и физики, что мы в молодом возрасте почувствовали этот восторг, когда ты понял. Это самое важное. Хотя по поводу второй квантовой революции еще много восторгов впереди.
Подписывайтесь на наш подкаст, чтобы не пропускать новые выпуски!
