Ваш браузер устарел, поэтому сайт может отображаться некорректно. Обновите ваш браузер для повышения уровня безопасности, скорости и комфорта использования этого сайта.
Обновить браузер

Открытия и «закрытие»: что происходило в физике в 2023 году

Одним из достижений стало уточнение магнитного момента электрона

20 декабря 2023Обсудить

В конце года принято подводить итоги. «Вокруг света» решил предоставить слово людям, которые занимаются непосредственно наукой, — чтобы они смогли поделиться самыми захватывающими событиями 2023 года. О достижениях и разочарованиях физиков рассказывает директор Института физики и квантовой инженерии университета МИСИС Алексей Федоров.

Открытия и «закрытие»: что происходило в физике в 2023 году
Источник:

Wirestock / Legion Media

физика

директор Института физики и квантовой инженерии университета МИСИС и руководитель научной группы российского квантового центра, профессор МФТИ, PHD по физике

В уходящем году физики получили немало интересных результатов, как положительных, так и отрицательных (что тоже важно для науки).

1. С рекордной точностью измерили магнитный момент электрона

Каждый электрон представляет собой крошечный магнит. Магнитный момент — величина, характеризующая это его свойство. В 2023 году удалось измерить его с погрешностью всего 0,13 частей на триллион. Это в два с лишним раза точнее предыдущего измерения!

Насколько мы знаем, электрон не состоит ни из каких более мелких компонентов, это один из фундаментальных кирпичиков материи. Поэтому досконально знать его свойства невероятно важно. У физиков есть поговорка, что открытия начинаются с нового знака после запятой. Чем точнее мы измеряем физические величины в эксперименте, тем строже можем проверять теории. А когда теория расходится с экспериментом, тут-то и начинается прорыв в неизвестное.

2. Китайский квантовый компьютер «Цзючжан 3.0» решил задачу, на которую суперкомпьютеру, по оценкам ученых, потребовалось бы до 30 млрд лет

Квантовый компьютер оперирует не битами, а квантовыми битами, сокращенно кубитами. Физически кубит — это микроскопический объект, живущий по законам квантовой механики. Его можно сделать из маленького сверхпроводящего кольца, отдельного атома или иона.

Открытия и «закрытие»: что происходило в физике в 2023 году

Кадр из видео, посвященного квантовому компьютеру «Цзючжан 3.0»

Источник:

ShanghaiEye / YouTube

Чем кубиты лучше битов? Во-первых, бит может хранить только ноль или единицу, а кубит — любое промежуточное число. Но есть «во-вторых», и оно гораздо важнее. Дело в том, что n битов хранят n чисел, а n кубитов — 2n (два в энной степени) чисел. То есть 40 битов дают возможность работать с 40 числами, а 40 кубитов — с 240 (порядка триллиона) чисел. Как говорится, почувствуйте разницу. Поэтому квантовый компьютер может решать задачи, с которыми даже мощный классический суперкомпьютер, по-видимому, не справится никогда.

Пока классические компьютеры давят количеством. Современные процессоры обрабатывают десятки миллиардов битов, а в лучших квантовых компьютерах пока всего лишь сотни кубитов. Сколько кубитов нужно квантовому компьютеру, чтобы безоговорочно превзойти обычный ноутбук? Есть разные оценки, от сотен и тысяч до миллионов и миллиардов. Все зависит от того, насколько стабильно будут работать кубиты, сколько ошибок они будут допускать. Кубит это очень уязвимое перед помехами устройство. Приходится «поручать» части кубитов перепроверять вычисления за другой частью. Тем не менее квантовые компьютеры уже справляются с некоторыми специально подобранными задачами лучше обычных компьютеров.

Важное «закрытие»

В 2023 году корейские ученые заявили, что получили сверхпроводимость при комнатной температуре и атмосферном давлении (но революции не случилось).

Открытия и «закрытие»: что происходило в физике в 2023 году

Ученые стремятся найти материал, который сможет проводить электричество без сопротивления при повседневных температуре и давлении

Источник:

Shutterstock / FOTODOM

Сверхпроводимость — это состояние, в котором электрическое сопротивление падает до нуля. Все известные сверхпроводники работают при очень низкой температуре или очень высоком давлении. Из «комнатных» сверхпроводников можно было бы делать сверхмощные магниты, провода без потерь энергии и многое другое. В общем, это была бы настоящая технологическая революция, но никому так и не удалось воспроизвести результаты корейцев.

Так что революция откладывается, но рано или поздно она, наверное, произойдет.

Фото: SHUTTERSTOCK / FOTODOM, ShanghaiEye / YouTube, Wirestock / Legion Media

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 10, декабрь-январь 2023/2024

Подписываясь на рассылку вы принимаете условия пользовательского соглашения