В 2025 году Нобелевская премия по физике присуждена Джону Кларку, Мишелю Х. Деворе и Джону М. Мартинису за экспериментальное открытие макроскопического квантово-механического туннелирования и квантования энергии в сверхпроводящих электрических цепях. Это важный шаг в понимании того, что квантовые явления, которые раньше наблюдались только в микроскопических системах, могут проявляться и в макроскопических устройствах.

Современные квантовые технологии развиваются очень быстро. Основой для многих таких устройств служат сверхпроводящие схемы, которые обеспечивают устойчивость и высокую точность работы благодаря квантовым эффектам. Открытие лауреатов подтверждает, что квантовые явления могут быть контролируемы и масштабируемы в устройствах, сопоставимых по размеру с микросхемами, что делает их практическим инструментом для создания новых технологий.

Открытие позволяет создавать более сложные и надежные квантовые схемы, которые будут использоваться для построения квантовых процессоров с большим числом кубитов, способных выполнять вычисления, недоступные классическим компьютерам. Это открывает перспективы для развития квантовой криптографии, которая обеспечивает сверхвысокую степень безопасности передаваемой информации, а также для создания сверхчувствительных квантовых сенсоров и новых типов квантовых коммуникаций.

В Красноярском научном центре СО РАН, в частности в Институте физики им. Л. В. Киренского, ведутся активные исследования, тесно связанные с тематикой Нобелевской премии.

-- Сверхпроводящие материалы и физика конденсированных сред. Ученые изучают свойства сверхпроводников, которые лежат в основе большинства квантовых схем. Понимание и улучшение сверхпроводящих материалов — ключ к созданию эффективных и надежных квантовых устройств.

-- Спинтроника. Это направление связано с использованием спина электрона — внутреннего квантового момента — для передачи и обработки информации. Спинтроника обещает создание низкоэнергетичных и сверхбыстрых логических элементов, что особенно важно для будущих квантовых и гибридных вычислительных систем.

-- Наноструктуры и тонкоплёночные материалы. В институте активно разрабатывают материалы с управляемыми квантовыми свойствами, которые могут применяться в квантовых сенсорах, резонаторах и элементах памяти. Эти материалы позволяют создавать гибридные квантовые системы, сочетающие свойства сверхпроводников и магнитных материалов.

Эта Нобелевская премия знаменует собой исторический переход квантовой науки на качественно новую ступень развития. Если давать условные обозначения, то что мы изучали большую часть XX века, можно назвать «Квантовой физикой 1.0». Её главной задачей было объяснение фундаментальных принципов: строения атома, поведения электронов. Затем эти идеи легли в основу теорий, описывающих свойства вещества — твердых тел, металлов, полупроводников. Но по сути, мы изучали уже существующие в природе квантовые состояния, не создавая принципиально новых.

То, за что вручена премия сейчас, — это рождение «Квантовой физики 2.0». Её ключевое отличие — переход от пассивного наблюдения к активному контролю. Впервые ученые научились не просто описывать квантовое состояние отдельного атома, а управлять им на макроскопическом уровне, используя искусственно созданные системы.

Речь идет о знаковых экспериментах с джозефсоновскими контактами — сложными структурами из двух сверхпроводников, разделенных тонким слоем диэлектрика. Работы, проведенные лауреатами еще в 80-90-х годах, показали, что с помощью таких контактов можно манипулировать информацией на квантовом уровне. Это и стало краеугольным камнем для самой идеи квантовых компьютеров.

Важно понимать: мы пока находимся в стадии демонстрации принципиальной возможности. До практических устройств, которые можно будет включить, как классический компьютер, еще далеко. Однако проделанный путь — это колоссальный прорыв, который открывает двери в эру вычислений с беспрецедентной скоростью.

Что касается связи с нашими исследованиями, то прямой работой над такими управляемыми контактами, как у нобелевских лауреатов, мы не занимаемся. Однако косвенно — безусловно. Изучая поликристаллические проводящие материалы, мы постоянно сталкиваемся с джозефсоновскими контактами, которые возникают в них спонтанно в процессе роста кристалла. Наша задача — исследовать эти неуправляемые, массовые контакты, что также является важной частью общей научной картины.

Таким образом, эта премия — не только признание заслуг конкретных ученых, но и сигнал для всего научного сообщества: мы вступили в эру инженерного освоения квантового мира, — прокомментировал Нобелевскую премию по физике 2025 года Сергей Овчинников, профессор, доктор физико-математически наук, научный руководитель направления «магнетизм» Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.