Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
В 1925 году Эрвин Шрёдингер впервые сформулировал мысленный эксперимент, где кот оказывался сразу и живым, и мёртвым. Таким образом он пытался иллюстрировать безумие, которое по его мнению таилось в квантовой суперпозиции. Частица… и сразу во всех состояниях. Что это вообще такое для тех, кто привык измерять мир физикой Ньютона?
Увы, пример Шрёдингера запомнился многим не как способ изобразить очевидную абсурдность, а как красивый эксперимент, где есть кот. Котиков вообще все очень любят.
На тот момент физики сами до конца не понимали, как быть с противоречивыми данными. Вроде как и отрицать, что эксперименты показывают странное нельзя, и принять живо-мёртвого кота здравое мышление не позволяет. Но есть двухщелевой эксперимент и многие другие. Что с ними делать?
Впрочем, стоит отметить, что и сама квантовая физика появилась…случайно. Макс Планк пытался описать излучение чёрного тела и ввёл кванты или пакеты энергии. Позже в трудах он напишет, что искренне удивлен работе логики этой хитрой математической абстракции, используемой им только лишь как один из возможных инструментов. По сути простой лайфхак стал причиной появления новой науки.
Прошло почти сто лет с того момента, как появился кот. Квантовая физика отделилась в полноценное направление и обросла собственными закономерностями и правилами. Причём одно другого удивительнее и краше. Квантовая суперпозиция или эффект наблюдателя теперь никого не удивляют и воспринимаются как должное. Они попали в учебники и студенты изучают всё это, не понимая самого важного. Полный крах классической логики Галилея и других в области квантовых частиц сегодня – более чем обычное дело.
Квантовые эффекты, которые сегодня работают
Хитрые квантовые эффекты, которые сложно пощупать руками и ещё сложнее принять как реальные, вошли в нашу жизнь.
Те, кто регулярно отрицают возможность таких явлений и обвиняют ученых в мистификации не отдают себе отчёта, что сейчас читают этот текст на устройстве, которое кишмя кишит квантовыми явлениями.
Возьмем хотя бы транзистор, где присутствует квантовое туннелирование. Таковых сейчас перед вами огромное множество. В мониторе или смартфоне. Без них уже никуда.
Новый взгляд на проблему, который казался странным и отталкивающим, помог найти самые неожиданные ответы на сложные вопросы. Множество теорий получили подтверждение и паззл сложился.
Очевидно, что углубление в проработку вопросов продолжится и квантовые миры станут ещё ближе. При этом ООН объявляет 2025 год Международным годом квантовой науки и технологий.
Какие новые странные эффекты нам ожидать и будут ли новые квантовые коты или прочие зверюшки?
Тенденции в квантовой физике
Если на заре становления квантовой науки мы говорили лишь о возможности приютить квантового кота в храме науки, то дальше всё выстроилось в здравую логику и наблюдается научная методология.
Началось всё с проработки теории частиц и притрепли изменения такие базовые вопросы, как модель атома, а пришло всё к технологиям, которые ещё недавно казались невозможными.
Тенденции подсказывают, что в ближайшее время работа ученых будет сконцентрирована на проработке прикладных эффектов. По факту мы наблюдаем, что как такового удивления становится всё меньше и научная периодика уже не так часто фиксирует «квантового чеширского кота» или «телепортирование», а концентрируется на использовании имеющихся знаний для решения конкретных задач. Исследования тоже ориентированы в эту сторону.
Совершенно очевидно, что продолжится работа над «электронными» направлениями. Символом квантовой индустрии сейчас является квантовый компьютер, однако на сегодняшний день его образ остается дискуссионным. Вроде бы и понятно, что можно собрать супер-систему в холодильнике, но что с ней делать.
Квантовые компьютеры будут продолжать развиваться и одной из главных целей обозначается создание 50-кубитных квантовых процессоров. На мой взгляд это демонстрирует некоторую оторванность от реальности. Сегодня квантовые системы уже достаточно мощные, другое дело что специфический подход к их построению и необходимость строить алгоритмы определенным образом не позволяют использовать их в полном объеме для большинства стандартных задач. Второстепенная проблема – сложность конструкции и необходимые специфические условия. И тут не совсем ясно, где мы увидим большую трудоемкость – со стороны чистой физики или с момента попытки применить это на практике.
Очень интересно развитие направления квантовой криптографии и передачи информации посредством запутанности. Несмотря на то, что последнее вызывает больше вопросов, чем даёт ответов, сама логика шифрования информации будет работать успешно. Эффект построен на анализе запутанных частиц и попытке обыгрывать эту логику. Грубо и упрощенно – чтобы открыть шифр нужна запутанная пара. Этот подход будет совершенствоваться и адаптироваться. Кстати, вопросов тут меньше, чем к логике квантовых компьютеров и прикладное применение просматривается лучше.
Логично полагать, что продолжится развитие сенсорики. Новые квантовые эффекты уже значительно расширили возможности стандартных материалов, что позволило делать сенсоры самого разного типа. Раньше это было просто невозможным из-за технической специфики стандартного подхода. Это уже нашло практическое применение. Сегодня проходят исследования и разработка сенсоров для навигации без участия спутников, и более чувствительных сенсоров для медицины. Датчиков тут можно придумать очень много и разного типа. Важно наличие обнаруженных эффектов.
Но увы, сейчас мы имеем главное противоречие и, что странно, теоретическая физика не то, чтобы склонна его разрешать. Полагаю, что эта тенденция сохранится и в новом году. По крайней мере, предпосылок для обнаружения ответа пока не наблюдается.
Противоречие, которое не пропадёт
Если упростить суть вопроса, то со времен квантового кота и до сегодняшнего дня мы имеем проблему «совместимости физики».
Квантовый мир во многом противоречит классическому. Это нормально, но логично было бы наблюдать плавный переход. Где-то должна быть точка объединения этих миров. Что в этой точке пока не ясно. Альберт Эйнштейн, который изначально активно отрицал квантовую физику, начинал продумывать теорию великого объединения. Но результата так и не добился. Не добились его и все, кто пытался найти что-то общее. Было бы очень интересно увидеть продолжение этих работ. Теорий на этот счёт было невероятно много.
Начиная от теории струн и кончая петлевой квантовой гравитацией, но это изобилие привело к эмоциональному противостоянию между приверженцами того или иного взгляда, а не к появлению новых ответов.
Впрочем, не исключено, что вопреки всем тенденциям мы увидим появление новых подходов и феноменальных решений. Так часто бывает в науке. Начиная от Кока-Колы и заканчивая самим Максом Планком. Поэтому, вполне вероятно появление новых эффектов, которые раньше казались фантастикой и случайным формированием теории всего без всяких ожиданий.