Фундаментальные вихри

Нобелевку по физике дали за топологические вихри

Иллюстрация: Shcherbakov Roman / Фотодом / Shutterstock

Лауреатами Нобелевской премии по физике в этом году стали американские физики Дэвид Таулес, Майкл Костерлиц и Дункан Халдейн «за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи». «Чердак» поговорил с экспертами в попытке понять, что же это значит.

Половину премии получил Таулес, оставшуюся половину разделили Костерлиц и Халдейн. «Я понимаю, почему Таулес выделен среди этих троих (он получает половину премии, а Костерлиц и Халдейн делят другую половину). Дело в том, что Таулесу принадлежат важнейшие результаты по крайней мере по двум различным фундаментальным задачам. Одна из них — и это их совместный с Костерлицем результат 1973—74 годов — очень необычная на тот момент теория фазового перехода в двумерных системах, которая применима и к плавлению двумерного кристалла, и к разрушению сверхпроводимости или сверхтекучести в тонких пленках, и еще много к чему подобному», — объяснил Михаил Фейгельман, доктор физико-математических наук, заместитель директора Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН, профессор Московского физико-технического института и главный научный сотрудник Международной лаборатории физики конденсированного состояния НИУ ВШЭ.

В отличие от других в теории Костерлица и Таулеса основную роль играют квантовые вихри. «До этой работы считалось, что в двумерных системах тонких пленок сверхпроводимости быть не может. Оказывается, что она есть, но ее свойства очень сильно отличаются от свойств объемных материалов, потому что очень важную роль играют топологические дефекты, а именно вихри», — рассказал Алексей Рубцов, руководитель научной группы Российского квантового центра.

Внешние воздействия, например механическая деформация пленки, эти вихри не уничтожают, поэтому ученые надеются использовать их для уменьшения потерь при передаче квантовой информации.

«Сейчас очень популярны попытки организовать хранения квантовой информации, защищенной теми или иными топологическими свойствами носителя», — сказал Рубцов.

Костерлиц и Таулес — не единственные ученые в мире, которые занимались этой проблемой. Большой вклад в эти исследования внес советский физик Вадим Березинский. Однако ученый умер более 30 лет назад, иначе и он мог бы претендовать на Нобелевскую премию. Кроме того, схожими проблемами занимался третий нобелевский лауреат Дункан Халдейн.

«Реальных физических ситуаций, где реализуются предсказания теории Костерлица и Таулеса, — не счесть. И это важно потому, что большинство новых открытий в физике конденсированного состояния последних десятилетий относятся именно к низкоразмерным системам (тонким пленкам или проволокам)», — отметил Фейгельман.

Михаил Петров, Екатерина Боровикова

Теги:

Читать еще на Чердаке: