متن زیر نویس فیلم :

چه می‌شد اگر الکتریسیته می‌توانست
بدون هدر رفتن تا ابد سفر کند؟
چه می‌شد اگر یک کامپیوتر می‌توانست به صورت
نمایی سریع‌تر و با دقت کامل پردازش کند؟
آن توانایی‌ها می‌توانستند
چه فناوری‌هایی بسازند؟
با تشکر از فعالیت سه دانشمند
که جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۶ را برنده شدند
ممکن است بتوانیم بفهمیم.
دیوید تولس،
دانکن هالدین،
و مایکل کاسترلیتس جایزه را بردند
چون کشف کردند
که حتی ذرات میکروسکوپی
در کوچک‌ترین ابعاد
می‌توانند ویژگی‌ها و حالت‌های ماکروسکوپی
از خود نشان بدهند که توپولوژیکی هستند.
اما این یعنی چه؟
اول از همه، توپولوژی
شاخه‌ای از ریاضیات است
که بر خواص اساسی اشیاء تمرکز دارد.
ویژگی‌های توپولوژیک وقتی که جسم به تدریج
کش می‌آید یا خم می‌شود تغییر نمی‌کنند.
شیء باید خرد شود
یا به جای جدیدی متصل شود.
از دید یک توپولوژیست یک دونات
و یک فنجان یکسان به نظر می‌رسند
چون هردو یک حفره دارند.
می‌توانید دونات را
به شکل یک فنجان دربیاورید
و هنوز هم یک سوراخ خواهد داشت.
این ویژگی توپولوژیکی پایدار است.
از طرف دیگر،
یک پرتسل سه حفره دارد.
هیچ تغییر تدریجی و یکنواختی نیست که بتواند
یک دونات را به یک پرتسل تبدیل کند.
باید دو جای دیگر را سوراخ کنید.
برای مدتی طولانی، روشن نبود که توپولوژی
برای تشریح خواص
ذرات زیراتمی فایده دارد یا نه.
دلیل آن این است که ذراتی،
مانند الکترون‌ها و فوتون‌ها،
موضوع قوانین غریب فیزیک کوانتوم هستند،
که شامل میزان زیادی عدم قطعیت است
که در ابعاد فنجان‌ها مشاهده نمی‌شود.
اما برندگان جایزه نوبل کشف کردند
که خواص توپولوژیکی
در ابعاد کوانتومی وجود دارند.
و این اکتشاف می‌تواند علم مواد،
مهندسی الکترونیک،
و علوم کامپیوتر را متحول کند.
این به آن علت است که این ویژگی‌ها
موجب پایداری غیرمنتظره
و خصوصیاتی با اهمیت
برای حالت‌های عجیبی از ماده
در دنیای ظریف کوانتم می‌شوند.
یک مثال عایق توپولوژیکی نام دارد.
یک غشا از الکترون‌ها را در نظر بگیرید.
اگر میدان مغناطیسی
با قدرت کافی از میان آن عبور کند،
هر الکترون شروع
به چرخیدن در یک دایره می‌کند،
که مدار بسته نامیده می‌شود.
از آنجا که الکترون‌ها
در این چرخه‌ها گرفتار هستند،
رسانای الکتریسیته نخواهند بود.
اما لبه ماده،
مدارها باز و به هم متصل می‌شوند
و جهت همگی به یک سمت خواهد بود.
پس الکترون‌ها می‌توانند
از مداری به مدار بعدی بپرند
و تمام راه را روی لبه حرکت کنند.
این یعنی ماده روی لبه
رسانای الکتریسیته است
و در وسط نیست.
این جایی است که توپولوژی وارد می‌شود.
این رسانایی با تغییرات اندکی در ماده
مثل ناخالصی یا نقص تغییری نمی‌کند.
درست مثل سوراخ فنجان قهوه
که با کشیدن تغییر نمی‌کند.
لبه‌های چنین عایق توپولوژیکی
الکترون‌ها را بی‌نقص جابجا می‌کند:
هیچ الکترونی به عقب برنمی‌گردد،
هیچ انرژی به صورت گرما هدر نمی‌رود،
و حتی تعداد مسیرهای
رسانایی هم قابل کنترل است.
الکترونیک آینده می‌تواند
با استفاده از این بزرگراه‌های الکترون
با بازدهی کامل ساخته شود.
ویژگی‌های توپولوژیکی ذرات زیراتمی
همچنین می‌تواند
محاسبات کوانتمی را تغییر دهد.
کامپیوترهای کوانتومی
از این نکته بهره می‌برند
که ذرات زیراتمی در آن واحد می‌توانند
در حالت‌های مختلف وجود داشته باشند
تا اطلاعات را
در چیزهایی به نام کیوبیت ذخیره کنند.
این کیوبیت‌ها می‌توانند
مسائل را به صورت نمایی
سریع‌تر از کامپیوترهای
دیجیتالی سنتی حل کنند.
مشکل اینجاست
که این اطلاعات به حدی ظریف است
که تعامل با محیط
موجب از بین رفتن آنها می‌شود.
اما در بعضی حالت‌های توپولوژیک عجیب،
ذرات زیراتمی می‌توانند
تحت حفاظت قرار بگیرند.
به بیان دیگر، کیوبیت‌هایی
که توسط آنها شکل داده شده‌اند
با اغتشاشات کوچک یا محلی تغییر نمی‌کنند.
این کیوبیت‌های توپولوژیک
پایدارتر خواهند بود،
و محاسبات دقیق‌ترو کامپیوترهای
کوانتومی بهتری را ایجاد خواهند کرد.
توپولوژی در ابتدا به عنوان شاخه‌ای
کاملاً انتزاعی از ریاضیات مطالعه می‌شد.
به لطف فعالیت پیشگامانه تولس،
هالدین، و کاسترلیتس،
اکنون می‌دانیم که می‌توان از آن
برای درک معمای طبیعت
و دگرگون کردن آینده فناوری استفاده کرد.