У каждой области науки есть свой любимый юбилей. У физиков это «Принципы» Ньютона, книга 1687 года, которая ввела законы движения и гравитации. Биологи празднуют дарвиновское «Происхождение видов» (1859 год) и его день рождения (1809). Астрономы отмечают 1543 год, ведь именно тогда Коперник поместил Солнце в центр Солнечной системы. Что касается химии, ни одна причина для празднования не превзойдет появление периодической таблицы элементов, созданной 150 лет назад в марте русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым.
«Из чего сделано пространство-время?», задается вопросом физик Арон Уолл из Стэнфордского института теоретической физики. В течение последних нет физики по-разному пытаются осмыслить загадку пространства-времени, рассматривая его не просто как пустой фон, на котором разворачивается история Вселенной, а скорее как поток квантовой информации, перетекающей из одной точки в другую. Уолл и его коллеги все больше убеждаются, что такое представление пространства-времени может быть ключом к разработке теории, которая сможет объяснить гравитацию с использованием принципов квантовой механики. Об этом физики мечтают еще со времен Альберта Эйнштейна.
Все мы мечтали вернуться назад во времени. У всех было что-то, что можно было сделать правильно, ошибка, которую можно было бы предотвратить, жизнь, которую можно было бы спасти, или кошмар, который хотелось бы развидеть. Казалось бы, вернись ты назад во времени, и все в мире сразу встало бы на свои места. Первая любовь была бы успешной. Биткоины были бы куплены вовремя. Мы пока не знаем, как вернуться назад во времени, и все может идти к тому, что это и вовсе невозможно.
Мэтт Трушейм включает рубильник в темной лаборатории, и мощный зеленый лазер подсвечивает крошечный алмаз, удерживаемый на месте под объективом микроскопа. На экране компьютера появляется изображение, диффузное газовое облако, усеянное яркими зелеными точками. Эти светящиеся точки — крошечные дефекты внутри алмаза, в которых два атома углерода заменены одним атомом олова. Свет лазера, проходя через них, переходит из одного оттенка зеленого в другой.
Гонка в самом разгаре. Ведущие компании мира пытаются создать первый квантовый компьютер, в основе которого лежит технология, давно обещающая ученым помочь в разработке дивных новых материалов, идеальном шифровании данных и точном прогнозировании изменений климата Земли. Такая машина наверняка появится не раньше чем через десять лет, но это не останавливает IBM, Microsoft, Google, Intel и других. Они буквально поштучно выкладывают квантовые биты – или кубиты – на процессорном чипе. Но путь к квантовым вычислениям включает много больше, чем манипуляции с субатомными частицами.
Одна из самых знаменитых кинокартин о путешествиях во времени «Назад в будущее» не в последнюю очередь запомнилась благодаря чертовски стильному автомобилю марки DeLorean. Основной деталью, благодаря которой было возможно совершать временные скачки, был конденсатор потока (Flux Capacitor). И он так и оставался бы лишь фантазией сценаристов Боба Гейла и Роберта Земекиса, если бы группа ученых из Австрии и Швейцарии не создала самый настоящий конденсатор потока, применение которого для перемещений во времени пока под вопросом, но зато он полезен для кое-чего другого.
С помощью ракеты-носителя «Антарес» компании Orbital ATK аэрокосмическое агентство NASA отправило к Международной космической станции оборудование для проведения эксперимента по экстремальному охлаждению материи. Проект Cold Atom Laboratory («Лаборатория холодного атома», CAL) предназначен для достижения температуры, которая в 10 миллиардов раз ниже температуры вакуума. Это необходимо для получения конденсата Бозе — Эйнштейна — группы из большого числа атомов, которые проявляют квантовые свойства на макроскопическом уровне.
Итальянские физики предложили новую концепцию квантовой батареи на запутанных кубитах, которую можно реализовать на базе существующих технологий. Они надеются создать экспериментальный образец с пятью кубитами в течение трех лет. Статья с результатами опубликована в журнале Physical Review Letters.
Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики для передачи и обработки данных. Идея квантовых вычислений была независимо предложена Юрием Маниным и Ричардом Фейнманом в начале 80-х годов прошлого века. С тех пор была проделана колоссальная работа по созданию квантового компьютера. Однако полноценный универсальный квантовый компьютер все еще является гипотетическим устройством, возможность разработки которого связана с серьёзным развитием квантовой теории. К настоящему моменту были созданы единичные экспериментальные системы с алгоритмом небольшой сложности. Как же работает квантовый компьютер — об этом в сегодняшнем выпуске!
Как примирить два столпа современной физики: квантовую теорию и гравитацию? Один или оба должны уступить и сдаться. Новый подход говорит, что гравитация может вытекать из случайных флуктуаций на квантовом уровне, что делает квантовую механику фундаментальнее из этих двух теорий. Два наших основных объяснения реальности утверждают, что квантовая теория управляет взаимодействиями наименьших частиц материи. Общая теория относительности же касается гравитации и крупнейших структур во Вселенной. С тех пор, как Эйнштейн создал свою знаменитую теорию, физики пытались преодолеть разрыв между ними, но безуспешно.