Сотрудник Российского квантового центра, профессор РАН и МГУ, доктор физико-математических наук Алексей Рубцов объясняет, почему высшую научную награду по физике в этом году получили учёные, развившие оригинальную идею, а не учёный-первооткрыватель.
Сегодня, 4 октября, в Стокгольме объявили лауреатов Нобелевской премии по физике за 2016 год. Ими стали Дэвид Таулес (David Thouless), Дункан Халдан (Duncan Haldane) и Джон Майкл Костерлиц (John Michael Kosterlitz) с формулировкой "за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи". Решение Нобелевского комитета Лайфу прокомментировал руководитель группы "Сильно-коррелированные квантовые системы" Российского квантового центра Алексей Рубцов.
К сожалению, лауреатами Нобелевской премии могут стать только живые люди. Иначе премия досталась бы и российскому учёному — Вадиму Львовичу Березинскому.
— Премию дали пионерам в области исследования топологических фазовых переходов, — говорит Алексей Рубцов. — Эти работы были сделаны более 30 лет назад, и они вызвали целую лавину изменений в теории конденсированного состояния. Костерлицу и Таулесу дали Нобелевскую премию за открытие фазового перехода Березинского-Костерлица-Таулеса. Березинский — русский физик, умер в 1980 году, последние несколько лет работал в Институте теоретической физики. Если бы он был жив, то безусловно получил бы сегодня Нобелевскую премию.
Как и во многих других случаях, тема, за которую взялись будущие нобелевские лауреаты, в своё время не была понятна и интересна научной общественности (не говоря уже о тех, кто учёными не является). Вадим Березинский разобрался в этой теме, но научная статья, которую он написал по ней, была многим не понятна. Фактически, Костерлиц и Таулес выступили в роли популяризаторов: они подтвердили изложенное в ней и пересказали это более простым языком.
— Он (Березинский) объяснил свойство фазовых переходов в двумерных плёнках сверхпроводников и показал, что эти фазовые переходы определяются наличием вихрей — "водоворотов" в двумерной системе. Березинский понял, что это необычайно важно, радикально меняет физику двумерной сверхпроводимости, и он написал необычайно трудную для понимания статью. Кастерлиц и Таулерс в ней разобрались, добавили что-то своё и познакомили широкое физическое сообщество с этим результатом.
Третьим лауреатом Нобелевской премии по физике в этом году стал Дункан Халден. Он исследовал топологические фазовые переходы с несколько другой стороны.
— Халден получил премию за исследование схожего феномена, одномерных спиновых квантовых цепочек, таких топологических возбуждений. Важно, что эти вихри в плоскости очень устойчивы и их очень тяжело "убить" какими-то воздействиями на плоскость. Представьте водоворот у вас в ванной: что бы вы с ним ни делали, он все равно будет очень устойчив. Так здесь, из-за своих топологических свойств эти вихри защищены от "декогеренции" (разрушения квантовых состояний).
Как на практике могут пригодиться исследования фазовых переходов вещества? Прежде всего, это может найти применение в квантовых технологиях, в том числе в квантовой телепортации, о которой ранее писал Лайф.
— Квантовые объекты, в которых кодируется информация, очень чувствительны, их состояния очень легко разрушить. Но есть надежда, что её можно топологически защитить, создать такие носители квантовой информации, которые будут устойчивы к внешним воздействиям. Вообще, мир, такой, какой он есть, существует только благодаря топологической защите. На уровне физики частиц в Стандартной модели жутко высокий энергетический масштаб, там мегаэлектронвольты. Почему же на нашем масштабе что-то ещё есть и ничего не "замёрзло", почему мы ещё движемся? Это всё из-за топологии.
