Үстүбүздөгү – 2025-жыл фундаменталдык илимдердин тарыхында чыныгы эл арлык жаңы көз караштын жана мамиленин жылы болуп жатат десек жарашат. Анткени, Бириккен Улуттар уюму (БУУ)   өзүнүн көп жылдык тарыхында биринчи жолу конкреттүү илимдин конкреттүү бир бөлүгүн Эл аралык жыл деп жарыялады! Сөз кванттык физика жөнүндө болуп жатат! БУУнун бюллетенинде бул илимий иш-чаранын расмий түрдө – “Кванттык теориянын жана технологиянын Эл аралык жылы” деп аталып турат. Бул өтө маанилүү эл аралык документ 2024-жылдын 7-июнунда БУУнун Башкы Ассамблеясынын атайын отурумунда  70тен ашык өлкөнүн демилгеси колдоо таап, резолюция бир добуштан кабыл алынган. Бул иш-чаранын максаты – кванттык илим менен технологиянын пайдасы кандай маанилүү экендигин дүйнөлүк коомчулуктун назарына буруу болду.

Эмне үчүн физиканын дал ушул тармагы жогоркудай эл аралык көңүл чордонуна татыды? Анткени, быйыл ХХ кылымдын эң көрүнүктүү илимий феномени болгон кванттык механикага 100 жыл толду! Тарыхка кайрылсак, мындан 100 жыл мурда Германиянын Гёттинген университетинде биринчи жолу кванттык механиканын фундаменталдык мыйзамдары азыркы көз карашка щайкеш келген вариантта иштеп чыгылып, жарыяланган. Ал тарыхый илимий ачылыштын авторлору гениалдуу физиктер Нильс Бор, Луи де Бройль, Эрвин Шредингер, Вернер Гейзенберг, Макс Борн, Паскуаль Йордан, Поль Дирак, ж.б. Албетте, физика илиминин бул шедеврине көптөгөн улуу физиктер жана ошол кездеги Европанын алдыңкы илимий борборлору эмгек сиңиришти. Ал эми алгачкы илимий маалыматты гениалдуу немец физиги Макс Планк өзүнүн сыйкырдуу “квант” аттуу термини менен берип, ХХ кылымдын эң эффективдүү физикалык илими болгон кванттык механикага жол ачкан.

Кванттык механика өзүнүн 100 жылдык тарыхында адамзаттын жашоо турмушун мурда болуп көрбөгөндөй деңгээлде өзгөртө алды. Бүгүнкү жаңы технологиянын жана инновациялык техниканын укмуш жетишкендиктери дал ушул кванттык теория менен байланыштуу. Атомдун ички структурасын изилдөө аркылуу физиктер адамзаттын колуна эң кубаттуу энергияны белендеп салып берди. Ал энергия тынчтыктын да, согуштун да эң кубаттуу жана ийкемдүү куралдарын жаратууга мүмкүнчүлүк түздү. Кыскасы, азыркы физика илими кванттык механиканы колдонуп, заттын физико-химиялык касиеттерин каалагандай өзгөртөт, башкарат жана пайдаланат.

Белгилүү швед инженер-окумуштуусу, бир нече физико-химиялык куралдардын жана метаматериалдардын автору, меценат Альфред Нобель 1900-жылы  табигый илимдердин ичинен  физика, химия, физиология жана медицина тармагында атайын эл аралык сыйлыкты негиздеген. Мындай феноменалдык окуя адамзаттын жашоо-турмушун жеңилдеткен жана аталган илимдердин дүркүрөп өнүгүүсүнө чечүүчү роль ойногон укмуш тарыхый локомотив болду.

Физика боюнча Нобель сыйлыгы өзгөчө мааниге ээ болгон илимий факт. Анын номинацияланган сыйлыктарынын 90%ы дал ошол, биз жогоруда сөз кылган кванттык теория менен технологияга тыгыз байланыштуу. Мына, быйылкы сыйлык дагы кванттык механиканын фундаменталдык касиеттерин изилдөөдөгү жетишкендиктерге ыйгарылып отурат. 2025-жылдын нобелиат-лауреаттары менен кеңири таанышып коюңуздар.

Алар, Джон Кларк (Англия), Мишель Деворе (Франция) жана Джон Мартинис (АКШ). Азыркы заманда көрүнүктүү физиктер дүйнөнүн эң алдыңкы илимий борборлордо  жана университеттерде талаш болуп чакырылып иштешет. Бул лауреаттар  физика илиминин авансценасында эмгектенип жүрүшкөн адистер.

Джон Кларк АКШнын Калифорниядагы Беркли шаарынын алдыңкы  технологиялар  илимдерине ыктаган  Калифорния университетинин профессору. Ал 1942-жылы Англиянын Кембридж шаарында төрөлгөн. Ошол эле атактуу Кембридж университетинин бакалавры, магистри жана PhD-доктору. Анын изилдөөчү катары негизги ишмердүүлүгү Берклинин  физика факультети менен байланыштуу. Ал  татаал жана чеберчиликти талап кылган кванттык өлчөөлөр техникасынын пионерлеринин бири.  

 Мишель Деворе 1953-жылы Парижде төрөлгөн. Ал “Париж-Түштүк” университетинде  доктордук диссертациясын коргогон. Бирок, окумуштуунун илимий “одиссеясы” АКШнын университеттери менен байланыштуу. Убагында Берклидеги Калифорния университетинде Джон Кларктын лабораториясында ийгиликтүү эмгектенип, макроскопикалык кванттык туннелдөө проблемасына баш-оту менен берилип изилдеген. Азыркы кызыгуусу – өтө өткөрүмдүүлүк физикасы. Профессор Мишель Деворе бир эле учурда, АКШнын  алдыңкылар деп эсептелишкен Йель, Нью-Хейвен жана Санта-Барбарадагы Калифорния  университеттеринде эмгектенет.

Үчүнчү каарманыбыз – Джон Мартинис 1958 -жылы Калифорниянын Сан-Педро шаарында туулган. Ал Берклидеги Калифорния университетинин бүтүрүүчүсү. Доктордук диссертациясынын темасы макроскопикалык параметрдүү чоңдуктардын тартибине жана алардын туннелдик өтүүлөрүнө арналган. Илимий жетекчиси – Джон Кларк. Учурда Санта-Барбарадагы Калифорния университетинде   эмгектенет. Ошол эле мезгилде атактуу Google Quantum AI Lab. фирмасынын белдүү кызматкери. Мартинис азыр эң актуалдуу деп эсептелген кванттык компьютерди (процессорду)  иштеп чыккан физиктердин алдыңкы сабында турат.

Быйыл каармандарыбыз  физика боюнча Нобель сыйлыгын “Макроскопикалык кванттык-механикалык туннелдөө жана электр чынжырындагы энергияны кванттоо жаатындагы илимий ачылыштары үчүн” деген баа менен алышты. Номинациянын тексти адис эмес адамдарга өтө эле татаал көрүнгөнү менен, бул илимий ачылыштын элементтерин биз мектептен баштап, жогорку окуу жайларынын программаларынан бери эле билебиз. Эн башкысы, кванттык механиканын мыйзамдары кадимки эле “көзгө көрүнгөн” электр схемаларында да өзүн көрсөтө алаары далилденип отурат. Демек, кванттык кубулуш бир эле элементардык бөлүкчөлөрдүн, атом менен молекуланын, ж.б. микродүйнөнүн табияттарын камтыбастан, ал өтө өткөрүмдүүлүккө дуушар болгон макроскопикалык электр тогун дагы эң сонун түшүндүруп берет тура. Кларк, Деворе жана Мартинистин негизги илимий ачылыштарынын маңызы дал ушул жерде жатат. Эми, биз алдыңкы усулдук-педагогикалык ыкмаларды колдонуп, мектеп окуучусунан баштап, студент-аспиранттарга чейин кванттык механиканын мароскопикалык дүйнөдөгү  колдонуу мүмкүнчүлүгүнүн эбегейсиз кеңдигин “тытмалап” окутсак болот.

Биз физиктер, мурда,  квантты жана анын кванттык-механикалык эффекттерин энергия менен нурдануунун эң майда физикалык бирдиктери деп түшүнсөк, эми болсо, алар чоң объекттер үчүн да эффективдүү иштеп кете аларына ынанып отурабыз. Лауреаттар өтө өткөрүмдүү электр чынжырын түзүшүп, ал үчүн дагы эбегейсиз  көптөгөн зарядды ташып жүрүүчүлөр орун алаарын далилдешти.  Макросистема да кванттык механиканын ыйык мыйзамдарына баш ийип, квантталып жатканы жана энергиянын белгилүү гана бир порциясын жутуп же нурдантуулары орун алаарын так көрсөтүштү, бүгүнкү нобелиаттар.  Демек, менин оюмча, физикалык статистиканын элементтерине да чоң жаңылыктар кирет. Албетте, Ферми-Дирак жана Бозе-Эйнштейндин кванттык статистикаларынын дагы жаңы “кырлары” ачылганы турат.

Кванттык компьютерлердин микросхемаларындагы транзисторлор – бул азыркы технологиянын эң ийгиликтүү жетишкендиктери. Лауреаттардын илимий ачылыштары кванттык технологиянын жаңы муундарын жаратууда. Алардын жаркын мисалдары – бул кванттык криптография, кванттык датчиктер жана кванттык компьютерлер.

Кванттык эффекттердин макродүйнөдө да ишенимдүү орун алышы келечекте микроэлектроникалык жабдыктардын жаңы элементтерин түзүүгө жол ачып жатат. Мен үчүн эң кызыгы – эми өтө өткөрүмдүүлүк кубиттерге муктаж болгон кванттык компьютерлерди жасоого жаңы мүмкүнчүлүк ачылып жатат. Бул –  зор кубаныч! Чыныгы илимий-техникалык революция болот, буюрса! Ооба, азыр эле IBM, Google фирмаларынын бир нече кванттык компьютерлерди бар. Мындай жаңылыктарга Кытай, Япония, Еврокошуун, Россия, ж.б. алдыңкы өлкөлөр эгедер болушту жана абдан активдүү иштерди улантып жатышат. Ал турсун, биздин каармандарыбыздын илимий ачылыштарына таянышып, алдыңкы компаниялар 16-кубиттик кванттык процессорлорду жасап салышты! Бирок – бул башталышы гана деп туралы! Эгерде, ушул багыттагы илимий изилдөөлөр күч ала берсе, башкарылуучу термоядролук синтезди ишенимдүү түрдө түзүү дагы алыс эмес! Тоннелдин аркы учунан жарык шооласы көрүнө баштады! Бир гана өкүнүч, биз кыргызстандык изилдөөчүлөр “өлгүдөй” артта калып жатабыз. Адаттагыдай эле сыйлык-наамдын артынан “аламан-байге” чапкан  зыянкеч адатыбыз калбады. Ушул эле учурда дүйнөлүк физика илими космостук ылдамдык менен алдыга зымырап кетип бара жатат!

Физика-математика илимдеринин доктору, профессор,

Кыргыз Республикасынын илимине эмгек сиңирген ишмер

Каныбек Омоналиев