- Д-р Златко Минев откри решение на 100-годишна задача, зададена от Айнщайн и Нилс Бор
- Важно за младите хора е да знаят, че пътят напред може да е бъде ярък, казва успелият 30-годишен учен
"Господ не си играе на зарове с Вселената".
"Престани да казваш на Господ какво да прави, Албърт!"
"Наистина ли мислите, че Луната съществува, само когато я погледнете?"
Тези реплики си разменят двама от най-великите физици на XX век - Албърт Айнщайн и Нилс Бор. Архитектите на квантовата физика спорят, най-просто казано, за поведението на най-малките частици- дали е причинно-следствено или е случайно. Айнщайн настоява за запазването в квантовата физика на принципите на детерминизма на класическата физика и тълкуването на резултатите от измерванията като "несвързани с наблюдателя". Според него има някакви скрити променливи, с чиято помощ да се прогнозират резултатите.
Според Бор квантовите явления имат недетерминиран характер, а ефектът от измерванията е неотстраним.
Този спор, започнал през 20-те години на миналия век, продължава да занимава учените вече 100 г. Няма известен физик или философ, който да не се е произнесъл по него. Защото отговорът на въпросите дава обяснение на света, в който живеем и решава сложни задачи за неговото бъдеще.
Но, както казва Нилс Бор, "някои теми са толкова сероизни, че за тях може да се говори само на шега".
През 1935 г. своя принос дава Ервин Шрьодингер, който прави световно известна една котка - "котката на Шрьодингер". Тя е в затворена в кутия и по квантовите закони, докато капакът не бъде отворен от наблюдатели, котката е едновременно и жива, и умряла.Експериментът на австрийския физик цели да покаже следното: в податомния свят феномените съществуват в странно състояние - т.нар. суперпозиция, в която те могат да бъдат както частици, така и вълни. Тази суперпозиция трае, докато феномените не бъдат разкрити от наблюдател - тогава те магически се дефинират или като частица, или като вълна. Докато не са наблюдавани обаче, са в някакъв смисъл и двете едновременно.Т. е. прочутият експеримент е илюстрация на непредсказуемото поведение на частиците на квантово ниво, което прави работата с квантовите системи невероятно трудна.
Котката му обаче заживява собствен живот и всеки мислител се чувства длъжен да я спомене.
Стивън Хокинг възкликва: "Когато чуя за котка на Шрьодингер, ръката ми посяга към пистолета!". Според него квантовите закони не описват реалността, а само това, което знаем за нея /като "нещото в себе си" - Dinge an sich, на Имануел Кант/.
Цветно се намесва и Тери Пратчет. В книгата си "Вещици в чужбина" той пише, че ако затвориш котка в кутия, то в тази ситуация тя е:
1. или мъртва
2. или жива
3. или дяволски много ядосана
Българската следа
И ето, че в този 100-годишен спор, имаме и българска следа.
30-годишният д-р Златко Минев участва в екип в университета Йейл, разработващ експеримент, който дава нови решения.
Екипът, в който работи д-р Минев смята, че квантовите прогнози са възможни. В своето проучване учените показват, че могат да предсказват нещо, наречено квантов скок, и дори да обърнат процеса след като започне, пише Nature.
Физиците твърдят, че са "спасили" котката на Шрьодингер. Те не само могат да предсказват квантовия скок на частицата /атом, електрон или фотон/ между различните енергийни състояния, но и да манипулират, като умишлено променят резултата.
Изследователите от Йейл правят това с помощта на изкуствени атоми, наречени кубити, които се използват и като основни единици информация в квантовия компютър.Всеки път, когато измервате кубит, той извършва квантов скок. Те са непредвидими в дългосрочен план, което може да предизвика проблеми в квантовите изчисления.
"В последните 100 години физиката ни учи, че квантовата физика е фундаментално непредсказуема и дискретна. Прието е, че никой не може да предвиди бъдещето на един атом, който ще скочи от едно дискретно ниво до друго дискретно енергийно ниво - т. нар. квантов скок. Обаче доказах, че квантовият скок не е всъщност рязък, мигновен, непредсказуем, както се мислеше досега. Напротив - квантовият скок има плавен, непрекъснат полет от едно енергийно ниво до друго. И дори има степен на предсказуемост", разказа д-р Минев пред БНТ.
Експериментът
Екипът на д-р Минев проектира експеримент за индиректно наблюдение на свръхпроводящ кубит, използвайки три микровълнови генератора за облъчване в запечатан 3D корпус от алуминий.Това микровълново излъчване превключва кубита между енергийните състояния, друг микровълнов лъч е за мониторинг на кутията. Когато кубитът е в основно състояние, микровълновият лъч произвежда фотони. Внезапното отсъствие на фотони означава, че кубитът е на път да направи квантов скок във възбудено състояние.Изследването показва, че това не е толкова скок, колкото преход - не е щракване на превключвател, а може би плъзгане на лост.Следователно друг, перфектно настроен импулс радиация може да обърне квантовия скок, след като е бил открит, изпращайки кубита обратно в неговото основно състояние, или, ако използваме метафората с котката на Шрьодингер, да попречи на котката да умре (възбудено състояние) и да я върне към живот (основно състояние).
Все още обаче изследователите не могат да предскажат точно кога ще се извърши квантов скок - след пет минути или след пет часа.Но след като той започне, винаги следва същия път. При 6,8 милиона скока, наблюдавани от екипа, моделът е бил същият.
"Квантовите скокове на атома приличат на изригването на вулкан. Те са напълно непредсказуеми в дългосрочен план.Въпреки това, с правилното измерване можем със сигурност да открием предварително предупреждение за предстоящо бедствие и да действаме, преди да е настъпило", обяснява д-р Минев.
Признанието
Така, благодарение на младия българин, квантовите компютри ще могат да решават задачи, които не могат да бъдат решени от класическите компютри. Според експерти откритието може да донесе дори Нобелова награда на младия учен. Идеята се харесала на IBM, които обявиха, че имат 18 квантови компютъра. Затова българинът приел предложението да работи по точността им в Ню Йорк - визследователския екип на IBM Quantum.
Д-р Златко Миневстана носител на голямата награда "Джон Атанасов" за 2020 г. Проектът му е избран за откритие на годината и най-доброто откритие по Математика/Физически Науки в Top 50 Discoveries of the Year на списание Discover. Публикуваната от д-р Минев статия е обявена за най-харесваната и четена история на Yale News за 2019 г. През 2020 г. д-р Минев е избран за един от 35-те "Глобални Иноватори под 35 г." (35 Global Innovators Under 35) в категорията "Визионери" в престижната класация на MIT Technology Review.
От компютрите до квантовата физика
Златко Минев живее в САЩ от 20 години, последвал майка си, която също е учен. Още в училище спечелил състезание за програмиране на калкулатор. Участвал в научни конкурси в Калифорния. Избрал лятно училище в университета в Станфорд, където за първи път срещнал физиката на професионално ниво. "Всички тези ранни проекти, които бяха извън учебния план, изиграха голяма роля, за да ме предприемат в университета "USIT", Berkeley, който е най-силният университет по физика. В Бъркли се заплених от уникалната синергия между компютърната наука и квантовата физика.И това ме доведе до следващата стъпка, за докторската степен. Избрах университета "Йейл". Това може би е родното място на свръхпроводимите квантови изчисления. До 2007 година дори не знаех, че съществуват такива неща като квантовите компютри. Аз имах две големи страсти - компютърните науки и изчислителните. Също така физиката на фундаментално ниво. Физиката ми позволява на дълбоко ниво да разбера как нещата работят", казва младият учен пред БНР.
Д-р Минев се занимава и с популяризиране на науката сред младите хора. Преподава в безплатната и отворена за всеки лятна школа Qiskit (Qiskit Global Summer School) за квантови изчисления с над 4000 студенти. През 2012 г. основава и ръководи национална организация Open Labs, която вдъхновява и създава пътища за научна кариера на млади хора. За постигнатите резултати е удостоен с престижната награда на Йейл "Yale-Jefferson" за обществени заслуги.
"Важно за младите хора в България е да знаят, че пътят напред може да е бъде ярък. Има път за добра кариера и за житейската посока в технологиите, в науката. Учението е първата стъпка. Къде може да вземем завой надясно, като всички други завиват наляво", казва успелият български учен.
Вижте всички актуални новини от Standartnews.com
