Решением ООН 2025 год объявлен Международным годом квантовой науки и технологий. Этот год был выбран в ознаменование 100-летия создания квантовой механики.

Создателями квантовой механики считаются немецкие физики Вернер Гейзенберг, Макс Борн, Паскуаль Йордан и австрийский физик Эрвин Шрёдингер.

Квантовая механика лежит в основе современного технологического прогресса. Без неё невозможно представить наше общество таким, каким мы его знаем сегодня. За прошедшее столетие квантовая механика заняла место основополагающей теории в физике, химии, инженерии и биологии и произвела революцию в современной электронике и глобальных телекоммуникациях. Такие изобретения, как транзистор, лазер, редкоземельные магниты и светодиоды – технологии, которые привели к появлению Интернета, компьютеров, солнечных батарей, магнитно-резонансной томографии и глобальной навигации, – существуют благодаря квантовой механике. Решение ООН объявить 2025 год годом квантовой науки и технологий подчёркивает как значимость квантовых исследований, так и их роль в формировании будущего человечества.

Квантовая механика – фундаментальная физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (молекул, атомов, атомных ядер, частиц) во внешних полях. Квантовая механика включает в себя систему формул, понятий и образов, которая позволяет объяснить и предсказать наблюдаемые свойства квантовых объектов. Квантовый объект – это физическая реальность, дуальная в своей первооснове, свойства которой можно описать с помощью уравнений квантовой механики.

Квант – минимальная неделимая единица энергии, магнитного момента или света. Благодаря квантам удалось описать энергетическую структуру атомов и молекул, а также поведение объектов в квантовом мире. В своей основе квантовая теория предполагает, что частицы проявляют как волнообразные, так и частицеподобные свойства, то есть природа их двойственна.

А началось всё в конце XIX века, когда наблюдения привели физиков к осознанию того, что мир атомов ведёт себя иначе, чем мир, воспринимаемый нашими органами чувств. В 1900 году немецкий физик Макс Планк предположил, что энергия, переносимая светом и другими электромагнитными волнами, связана с частотой волны. Последующие десятилетия привели к множеству открытий, которые постепенно раскрывали удивительный мир атома, где частицы могли вести себя и как крошечные шарики, и как волны на поверхности бассейна. В 1925 году австрийский физик Эрвин Шрёдингер сформулировал своё знаменитое уравнение, успешно описавшее спектр света, испускаемого атомами. С этого момента атом превратился в объект, чьи загадочные свойства можно использовать на благо человечества.

Квантовые технологии – это область науки и техники, которая использует уникальные свойства квантовых систем для создания новых устройств и методов обработки, передачи и хранения информации. Важность их развития трудно переоценить. В основе квантовых технологий лежат два ключевых явления квантовой физики: суперпозиция, когда частица может находиться сразу в нескольких состояниях, и запутанность, благодаря которой частицы могут  взаимодействовать независимо от расстояния между ними. Эти принципы дают возможность создать устройства и системы, работающие с невероятной скоростью и точностью. Это перспективная область физики, занимающаяся разработкой инноваций на основе кванта – неделимой частицы, атома или фотона. Развитие квантовых технологий продолжается. Исследователи работают над созданием новых материалов с потенциалом для создания сверхпроводников, работающих при комнатной температуре, что может революционизировать способы передачи энергии по всему миру. Квантовая наука развивается на пересечении физики, математики, информатики и инженерии, открывая совершенно новые горизонты в понимании природы. Квантовые системы обладают свойствами, которые позволяют им обрабатывать информацию на принципиально ином уровне.

Одно из наиболее перспективных направлений – квантовая вычислительная техника. Самое актуальное направление разработок – создание квантового компьютера – мощного инструмента вычислений, который можно будет использовать для проведения сверхбыстрых расчётов или изучения далёких планет. Квантовые компьютеры способны решать задачи, которые для классических суперкомпьютеров недоступны: расшифровка сложнейших кодов, моделирование молекул для создания новых лекарств, оптимизация логистики и транспорта. В ближайшем будущем подобные технологии смогут изменить многие сферы нашей жизни.

Квантовая связь обещает создать новые уровни безопасности передачи данных. Принципы квантового шифрования, которые здесь используются, практически исключают возможность перехвата информации. В современном мире это очень важно, ибо вопросы кибербезопасности стоят остро.

Квантовые сенсоры и измерительные приборы позволяют достичь очень большой точности в измерениях магнитных  или электрических полей, температуры, времени и гравитационных волн. Эти разработки уже сейчас применяются в медицине для создания систем ранней диагностики. Кроме того, сверхточные и чувствительные датчики можно будет применять в  системах спутниковой связи и археологии.

Сегодня развитие квантовых технологий является одним из самых перспективных направлений науки. В него вкладываются огромные средства по всему миру. Эти технологии уже сегодня формируют наше завтра. В ближайшие десятилетия они станут неотъемлемой частью глобальной экономики, систем коммуникаций, медицины и повседневной жизни.

В фондах Национальной библиотеки имени С. Г. Чавайна находятся следующие книги по этой теме:

1. Блохинцев, Д. И. Основы квантовой механики : учеб. пособие / Д. И. Блохинцев. – Изд. 6-е, стереотип. –  Москва : Наука, 1983. – 664 с.

2. Борейшо, А. С. Лазеры: устройство и действие : учеб. пособие для СПО / А. С. Борейшо, С. В. Ивакин. – Санкт-Петербург [и др.] : Лань, 2022. – 307 с.

3. Волкова, Е. А. Квантовая механика на персональном компьютере / Е. А. Волков, А. М. Попов, А. Т. Рахимов ; Межрегион. центр фундам. исслед. – Москва : URSS, 1995. – 216 с. : ил.

4. Ишанин, Г. Г. Приёмники оптического излучения : учебник : [для студентов техн. вузов, аспирантов, науч. и инж.-техн. работников] / Г. Г. Ишанин, В. П. Челибанов ; под ред. В. В. Коротаева. – Санкт-Петербург [и др.] : Лань, 2022. – 303 с. : ил.

5. Пихтин, А. Н. Оптическая и квантовая электроника : учеб. для вузов по направлению «Электроника и микроэлектроника» / А. Н. Пихтин. – Москва : Высшая школа, 2001. – 573 с. : ил.

6. Пономарёв, Л. И. Под знаком кванта : учеб. пособие для студентов вузов по направлению «Прикладная математика и физика» / Л. И. Пономарёв. – [3-е изд., испр. и доп.]. – Москва : Физматлит, 2007. – 415 с. : ил.

7. Скляров, О. К. Волоконно-оптические сети и системы связи : учеб. пособие для СПО / О. К. Скляров. – Изд. 2-е, стереотип. – Санкт-Петербург [и др.] : Лань, 2022. – 265 с. : ил.

Материал подготовлен Т. М. Крестиковой, главным библиотекарем отдела естественно-научной и технической литературы