14 декабря 1900 года Макс Планк представил идею дискретной энергии, заложив основу квантовой механики. В 2025 году Нобелевскую премию по физике получили учёные, доказавшие, что квантовые эффекты могут проявляться на макроуровне. О том, как законы микромира радикально отличаются от привычной физики, в интервью рассказала директор дизайн-центра квантового проектирования НИТУ МИСИС Наталия Малеева.
Планк совершил прорыв, изучая излучение абсолютно чёрного тела. Он выдвинул гипотезу, что энергия испускается порциями — квантами. Изначально учёный и его коллеги считали это лишь математическим приёмом, но 14 декабря 1900 года, когда Планк объяснил свою формулу, стал днём рождения квантовой физики.
Один из ключевых принципов — суперпозиция, способность квантового объекта быть в нескольких состояниях сразу. Единица квантовой информации — кубит — подобна монете, вращающейся в воздухе: она одновременно и «орёл», и «решка». Суперпозиция позволяет квантовым компьютерам обрабатывать огромные объёмы данных параллельно.
Другое явление — квантовая запутанность, когда состояния двух частиц связаны, даже если они далеко друг от друга. В 2022 году Нобелевскую премию получили Ален Аспе, Джон Клаузер и Антон Цайлингер за эксперименты с запутанными фотонами. Эти исследования лежат в основе квантовой телепортации.
Квантовый компьютер сегодня решает три типа сложных для классических систем задач: моделирование квантовых систем, неструктурированный поиск данных и разложение чисел на простые множители с помощью алгоритма Шора. Уже решаются тестовые задачи по оптимизации логистики и квантовой химии.
Квантовые эффекты давно применяются в повседневной жизни. Лазеры в медицине и технике, а также полупроводники, ставшие основой всей современной электроники, — следствие квантовой механики.
Сегодня квантовые технологии выходят из лабораторий. Накопленные знания в области вычислений, коммуникаций и сенсоров реализуются в пилотных проектах. По мнению экспертов, главные научные достижения ближайших десятилетий будут связаны с их практическим применением.