Организацией Объединенных Наций 2025 год объявлен Международным годом квантовой науки и технологий. Это связано с тем, что прошло примерно сто лет, как ученые начали открывать странные, но захватывающие законы микромира — мира атомов, электронов и фотонов. С тех пор квантовые идеи перевернули науку и подарили технологии, без которых сложно представить жизнь: лазеры, навигацию, микрочипы, компьютеры, оптоволокно и современные медицинские приборы. Сегодня квантовая физика снова на пороге прорыва: нас ждут квантовые компьютеры, сверхнадежная связь и новые сенсоры, способные измерять то, что раньше казалось невозможным.
Идя навстречу этой международной инициативе, в рамках образовательного проекта института физики «Современные достижения науки и техники» была организована научно-популярная лекция для учащихся и учителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области «Чем знаменит кот Шредингера? (Квантовая физика для чайников)». Лектором выступил доцент кафедры общей физики-1 Санкт-Петербургского государственного университета Александр Лосев. По предложению руководителя образовательного проекта профессора кафедры физической электроники Иосифа Хинича лекция началась с обсуждения вопроса, что нам ждать от появления квантовых компьютеров. Александр Лосев объяснил, что они смогут решать сложнейшие задачи со множеством переменных, которые неподвластны современным компьютерам. Однако, что важно и интересно, такие простые задачи, как подготовка текстов, построение графиков, квантовые компьютеры будут решать значительно медленнее современных.
На лекции было наглядно разъяснено, что изучает квантовая физика, — мир мельчайших частиц (атомов, электронов, фотонов), где привычные законы макромира перестают работать, а им на смену приходят странные и удивительные принципы: 1) квантование — энергия в микромире передается не непрерывно, а отдельными «порциями» — квантами, что объяснило в частности так называемую «ультрафиолетовую катастрофу» о том, что классическая теория неверно предсказывала спектральную плотность энергии теплового излучения в области ультрафиолетовых волн; 2) дуализм «волна-частица» — объекты микромира ведут себя одновременно и как частицы, и как волны, другими словами, в зависимости от способа измерения проявляется то или иное их свойство; 3) вероятность и неопределенность — мы не можем точно сказать, где находится электрон и как он движется, мы можем лишь вычислить вероятность его обнаружения в том или ином месте; 4) квантовое состояние и суперпозиция — до измерения частица не имеет конкретных свойств, а находится в суперпозиции (сразу в нескольких возможных состояниях одновременно), измерение же «схлопывает» это облако вероятностей в один конкретный результат. Последнюю особенность квантового мира принято иллюстрировать мысленным экспериментом с котом Шредингера, который находится в изолированном ящике, где он с вероятностью 50% погибает от яда. С точки зрения квантовой механики, внутри ящика кот жив и мертв одновременно, истину можно установить, только открыв ящик.
Лекция вызвала большой интерес, на ней присутствовали около 90 учащихся и учителей из семи школ города и области.
