Ако хвърлим топка към стената, тя отскача. Колкото и малка да е. Така диктуват здравият разум, класическата Нютонова физика и целият ни житейски опит от детството насам. Но ако слезем в микросвета на супермалките неща и запратим електрон към стената, здравият разум и Нютоновите закони вече не важат. В магическия свят на квантовите частици е възможно (не гарантирано, но с някаква степен на вероятност) частицата просто да премине през стената. Без да я пробие, без дори да я докосне. Този невероятен фокус-мокус учените наричат „квантово тунелиране“ – явление, при което вероятностите заместват сигурността, а невъзможното става… възможно (стига да е статистически позволено).
Тази идея – че светът не е напълно предсказуем, както ни учи Нютоновата физика (ябълката ВИНАГИ пада към земята и топката ВИНАГИ отскача от стената), а е резултат от вероятности – не е просто куриоз от учебниците по физика. И отдавна вече не е само тема на разговор между очилати, брадати професори по трудноразбираеми дисциплини нейде из забутаните лаборатории на университетите. Вероятностната природа на Вселената е един от фундаментите на съвременната технология и се явява също чудесна метафора за начина, по който човечеството се движи напред. Преодоляваме довчера непостижими бариери не защото сме ги разрушили, а защото сме намерили начин да преминем през тях – с тунелиране през абсолютната увереност на догмата. С квантов скок от магията на необяснимото към реалността на науката и бита. Опитомили сме непокорните неуловими квантови частици с въображение, знание, изкуство и технологии и сме ги впрегнали да работят (и мислят) вместо нас.
Източник: През 2025 г. Нобеловата награда за физика беше присъдена на Джон Кларк, Мишел Деворе и Джон Мартинис
Нобеловата награда за физика
През 2025 г. Нобеловата награда за физика беше присъдена на Джон Кларк, Мишел Деворе и Джон Мартинис – за това, че доказаха, че загадъчното, граничещо с магия, явление – тунелирането – се случва не само в микросвета на квантовите частици, но и в устройства, достатъчно големи, за да се поберат в дланта ни. В „истинския“ свят. Техните експерименти със свръхпроводникови вериги доказват, че квантовите ефекти могат да се проявят в макроскопични системи – буквално да направят невъзможното видимо и осезаемо. Да го направят „реално“. При това тези експерименти са правени още в далечния XX век. През 80-те. Когато „изкуствен интелект“ и „квантови компютри“ бяха все още термини от научната фантастика. Дори интернетът не съществуваше.
Какво означава това? Ами означава, че квантовите фокуси не са продукт на футуристичния XXI век и неговите плашещо разюздани технологични експерименти, а са били с нас през цялото време, още от зората на електрониката. Защото, не знам дали знаете, ама тунелен преход се наблюдава в транзисторите и диодите, в интегралните схеми и полупроводниците, които използваме още от миналия век. Квантовото тунелиране е фундаментално за създаването на съвременната дигитална цивилизация. Без него нямаше да имаме нито радио и телевизия, нито компютри и интернет.
Източник: Нютон и ябълката – последна версия на една стара история
Квантовите компютри
И ако си мислите, че докато научният свят проверяваше и доказваше достоверността на експериментите от 80-те, за да връчи 30 години по-късно заслужената Нобелова награда, човечеството е чакало търпеливо и смирено да види какво ще рекат специалистите, преди да започне да си играе с новата технология, значи нищо не знаете за двукраките на тази планета. Никой не си е и помислял да чака. Човечеството използваше тунелния преход и създаваше все по-комплексни електроники и дигитални продукти, така че докато мъдрите се намъдруват, лудите вече глобално лудуват. Светът е отдавна прекрачил в бъдещето – всеки от нас носи в джоба си магически тунелиращи квантови частици, а учените вече са подхванали следващата технологична революция: квантовия компютър.
Какво му е „по-квантовото“, та всички говорят за него с възхищение и даже малко страхопочитание като за нещо могъщо и непонятно? Нали и другите компютри ползват тунелен преход в интегралните си схеми, тоест и те са „квантови“? Да, така е, ама квантовият компютър е по-квантов, защото освен тунелиране прилага и други квантови феномени като „суперпозиция“ и „заплитане“. И – което май е най-съществената разлика – вместо с твърдо установени, ясно дефинирани, категорично дискретни нули и единици, квантовите изчислителни машини работят с вероятности. Правят калкулации в сумрачния непонятен свят, който запълва пространството между нулата и единицата, бялото и черното, вярното и грешното.
За разлика от обикновените битове, които могат да имат само две валидни стойности: 0 или 1 (вярно или грешно, да или не, включено или изключено), квантовият бит (наричан „кюбит“) може да бъде и двете едновременно. Объркващо е, да. Трудно е да си го представим. Изисква съвсем различен начин на мислене и смятане. Но това позволява на квантовите компютри да обработват информация паралелно, а не последователно, да правят милиони изчисления едновременно, и така да решават задачи, които за „обикновените“ суперкомпютри са непосилни.
Източник: Квантов компютър, разработен от Fujitsu и Riken, април 2025г.
Квантовата ера
Свръхпроводниковите вериги, разработени от тазгодишните нобелови лауреати, са в основата на квантовите компютри. Джон Мартинис, един от тримата отличени, ги използва в експериментите на Google, с които беше постигнато т.нар. „квантово превъзходство“ – историческият момент, в който квантов компютър реши задача, невъзможна за класическите компютри.
И така навлязохме в нова – квантова – ера
Днес квантовите явления не са само псевдонаучно звучащи термини в научната фантастика. Квантовите технологии са в основата на цяла нова икономика. И навсякъде в ежедневието ни.
Квантова криптография, ултрачувствителни сензори, симулации на молекули и квантови алгоритми за изкуствен интелект пренареждат пейзажа на науката и бизнеса, създават нови професии, нови научни дисциплини, дават нова надежда за лечение на смъртоносни болести, разкриват тайните на Космоса и проникват в дълбините на историята. Квантовата физика е излязла от лабораториите и се е превърнала в инфраструктура на глобалното ни общество. Микроскопично и незабележимо, тихо и скрито, електрон по електрон, е започнала тайна микрореволюция с потенциал да промени всичко в живота на нашата планета.
Квантовият човек
Ние сме първото поколение човеци, което живее едновременно в двата свята – в класическия Нютонов свят на ясно дефинирани нули и единици, на отскачащи от стената топки и падащи на земята ябълки и в новия квантов свят на вероятности, суперпозиции и заплетени частици. Ежедневието ни е пълно с тунелиращи електрони, заплетени фотони и алгоритми, които се учат от вероятности. Квантовата физика вече не е само теоретична наука, а нова ера в човешкото развитие, в която информацията и материята, магията и технологията, вероятностите и реалността, частиците и вълните се смесват в едно хомогенно цяло.
И създават Квантовия човек.
Не като фантастичен герой от бъдещето, а като естествено продължение на това, което винаги сме били: хем материални, хем вълнови, хем праведни, хем грешни, хем добри, хем лоши – квантови същества, способни да преминават през стените на невъзможното. С любопитство, труд и упоритост.
