Поиск - новости науки и техники

Алексей Китаев: Надеемся на неожиданное

Разговор с физиком Алексеем Китаевым, членом отборочной комиссии Fundamental Physics Prize, состоялся накануне обсуждения кандидатуры лауреата 2013 года в номинации “Фундаментальная физика”.

– Алексей, сейчас предстоит обсуждение, легко ли выделить наиболее достойного премии ученого?
– Они все достойные, поэтому я буду голосовать исходя из своих научных предпочтений.
– Как происходил выбор  лауреатов специальных премий?  
– Инициатива, насколько я знаю, принадлежит самому Юрию Мильнеру. В случае с командой ЦЕРН выбрать конкретных людей – лидеров проекта помогли специалисты по элементарным частицам из состава жюри. Действительно, открытие бозона Хиггса – большое долгожданное событие. Давайте пожелаем группе LHC дальнейших успехов: мы все надеемся на что-то новое и неожиданное.
– Меняется ли жизнь ученого после присуждения такой премии?
– Конечно. Теперь я могу не особенно задумываться о зарабатывании денег или, по крайней мере, более спокойно к этому относиться. Также это определенная известность, поступают новые предложения работы – я подозреваю, что премия сыграла в этом свою роль. Впрочем, я по-прежнему работаю в Калифорнийском технологическом институте и занимаюсь квантовыми вычислениями, точнее, сейчас сместил интересы в область математической физики и изучаю топологические квантовые фазы.
– Расскажите об этом поподробнее.
– Это достаточно тяжело объяснить. Определенные системы из электронов и спинов при низкой температуре образуют интересное состояние… Могу привести несколько примеров. Существует квантовый эффект Холла, который характеризуется тем, что при некоторых условиях электрический ток течет перпендикулярно электрическому полю. Есть также и другое важное свойство: в объеме эта система обладает так называемой энергетической щелью. То есть система обычно находится в состоянии с наименьшей энергией (основное состояние), а чтобы создать произвольное возбуждение, нужно затратить некоторое минимальное количество энергии. За счет этой энергетической щели в эффекте Холла при низкой температуре нет обычного тока, который направлен в ту же сторону, что и электрическое поле. Но на поверхности энергетической щели нет. Приведу пример: соединение висмут – селен, которое в объеме – изолятор, а на поверхности – металл. За всем этим стоит некоторая интересная математика, которой я и занимаюсь. То есть я хочу понять, какая математическая структура описывает это необычное состояние.
– Так вы математик или физик?
– В данный момент больше математик, хотя трудно определить – математика это или физика. Где-то на границе.
– Какая ваша работа отмечена премией Fundamental Physics Prize?
– Исследования в области квантовых компьютеров. Но именно в процессе этой работы я и заинтересовался топологическими фазами: мой вклад в эту область состоит в том, что квантовые вычисления и коды, исправляющие ошибки, основаны на физических системах. А физические системы – это тоже топологические фазы. Есть топологические фазы с особыми квазичастицами – анионами, а есть так называемые майорановские моды… Создается система, которая состоит из чего-то реального: скажем, проволочка из полупроводника, которая находится в магнитном поле и в контакте со сверхпроводником, и на концах ее возникает особое электронное состояние, которое называется майорановскими модами. Это имеет отношение к майорановским фермионам (фермионы, которые являются своими собственными античастицами), которые предложил итальянский физик Этторе Майорана (Ettore Majorana) в 1930-х годах, но не то же самое. У меня была работа примерно в 2000 году – я предложил создать проволочку, на концах которой были бы две майорановские моды, но не мог придумать, как это сделать из существующих в природе материалов. Это сделали другие люди, и сейчас уже есть эксперименты, где такие майорановские моды вроде бы обнаружены.
– А какая сегодня ситуация с разработкой квантовых компьютеров?
– Развитие идет, но здесь нельзя рассчитывать на быстрый успех. Эта работа займет десятилетия. Сейчас есть две технологии, которые уже используются в том смысле, что с их помощью можно сделать кубиты (кубит, или квантовый бит, – единица информации в квантовом компьютере) и провести простые операции с ними. Одна технология основана на атомах и ионах в ловушке – речь идет об атомах, подвешенных в вакууме. А вторая – на сверхпроводящих кубитах, на джозефсоновских контактах. И вполне возможно, что появятся новые технологии. То, что я сказал про майорановские моды, это тоже в перспективе может стать новой технологией.

Светлана БЕЛЯЕВА

Нет комментариев