Мы все хотя бы раз слышали странные словосочетания вроде «квантовая механика» или «квантовая физика».

Но вот вопрос — понимаем ли мы вообще, о чём идёт речь?

У многих из нас в голове сразу всплывают заумные формулы, сумасшедшие учёные с растрёпанными волосами и, конечно, фантастические фильмы, где всё моргает, светится и телепортируется.

А вот что действительно интересно: квантовая механика давно уже пробралась в нашу повседневность — просто мы об этом не догадываемся. Готовы удивиться? Погнали разбираться!

Рождение квантовой механики

Начнём с самого начала. До XX века всё крутилось вокруг классической физики — помните Исаака Ньютона? Его законы движения и притяжения объясняли, почему яблоки падают, а планеты кружатся. Всё было понятно и предсказуемо.

Но стоило учёным заглянуть внутрь мельчайших частиц — и тут началась полная неразбериха. Ньютон пасовал.

И тогда на сцену вышла квантовая механика. Это теория о том, как себя ведут частички на микроскопическом уровне — атомы, электроны и их друзья. Именно она, вместе с теорией относительности Эйнштейна, стала основой всей современной физики.

Свет и рождение кванта

А началось всё с... изучения света. В XIX веке учёные думали, что свет — это такая волна, как звук или морские волны.

А оказалось — нет. Свет состоит из крошечных порций энергии, которые назвали квантами, а потом и фотонами.

Это открытие устроило настоящую революцию. Ведь теперь стало понятно — энергия может быть не бесконечной, а только кусочками, как шоколадка на дольки.

Макс Планк, который догадался об этом первым, в 1918 году получил Нобелевскую премию.

А потом подтянулся и Альберт Эйнштейн со своим эффектом фотоэлектрического выбивания электронов. И квантовая вечеринка началась.

Безумный кот Шрёдингера

Ну а теперь — про знаменитого кота.

Физик Эрвин Шрёдингер придумал забавный (и жутковатый) мысленный эксперимент: кот сидит в коробке с устройством, которое может его убить или не убить, в зависимости от распада атома.

И вот пока мы не откроем коробку, кот — и жив, и мёртв одновременно!

Звучит абсурдно, правда? Но именно так работают квантовые частицы — они могут находиться в нескольких состояниях сразу.

Вот Вам и квантовая суперпозиция. Либо, как любят шутить учёные, кот и рад, и огорчён одновременно.

Принцип неопределённости

А ещё есть великолепный принцип неопределённости Гейзенберга.

Простыми словами: мы не можем одновременно точно знать, где находится частица и с какой скоростью она движется.

Чем точнее одно — тем мутнее другое.

В обычной жизни мы без проблем можем сказать, где и как быстро едет машина.

А в квантовом мире — извините, законы другие. И даже если нам это не по душе — так устроена Вселенная на микроуровне.

Квантовая механика вокруг нас

«Ладно, — скажете Вы, — а какое мне дело до всех этих странностей?»

А вот какое!

Первое — лазеры. Те самые, что считывают штрихкоды в супермаркете или режут металл на заводах.

Лазеры работают благодаря тому, как ведут себя фотоны в мире квантов.

Второе — полупроводники.

Это сердце всех наших смартфонов, ноутбуков, телевизоров. Всё работает на квантовых законах, которые позволяют контролировать поток электричества по микроскопическим дорожкам.

Без этого — прощайте гаджеты, интернет и прочие прелести цивилизации.

Будущее квантовых технологий

И это только начало.

Вперёд — в будущее!

Квантовые компьютеры уже на подходе. В отличие от привычных компьютеров с битами 0 и 1, квантовые компьютеры используют кубиты, которые могут быть и 0, и 1 одновременно.

Это как если бы Вы смотрели сериал на всех стриминговых сервисах сразу.

В 2019 году одна большая компания заявила о достижении «квантового превосходства» — когда квантовый компьютер решил задачу, с которой обычный бы возился веками.

А Китай пошёл ещё дальше и создал квантовый компьютер с 76 фотонами, который решает задачи в 100 триллионов раз быстрее самого мощного суперкомпьютера.

Квантовая механика — это будущее

Итак, что мы имеем?

Квантовая механика — это не какая-то эфемерная наука для сумасшедших профессоров.

Это фундамент современных технологий. От лазеров до телефонов и до будущих квантовых компьютеров.

И кто знает, может, уже через 10-20 лет мы будем пользоваться технологиями, о которых сейчас читаем в фантастике.

Так что в следующий раз, когда Вы включите смартфон или сделаете лазерную коррекцию зрения — вспомните: всё это благодаря странному, загадочному и удивительному миру квантов.