После присуждения в прошлом году премии по физике трем специалистам по моделированию изменения климата, в этом году Нобелевский комитет отметил еще одну тройку теоретиков в этой области. Ранее сегодня он объявил Джона Ф. Клаузера, Алена Аспекта и Антона Цайлингера лауреатами Нобелевской премии по физике 2022 года за их независимый вклад в понимание квантовой запутанности.
Квантовая механика представляет собой относительно новую область физики, сосредоточенную на загадочных атомных и субатомных свойствах частиц. Большая часть исследований посвящена отдельным состояниям и реакциям; однако некоторые эксперты теоретизируют, что два или более, скажем, фотонов могут находиться в одном и том же состоянии, сохраняя при этом дистанцию друг от друга. Если это так, то эксперт может проанализировать первый образец и предположить, какими могут быть второй, третий или четвертый.
Это явление, называемое квантовой запутанностью, может дать ответы на вопросы о том, как энергия течет во Вселенной и как информация может перемещаться по изолированным сетям. Но некоторые недоброжелатели задаются вопросом, не является ли сходство состояний простым совпадением или следствием других жестких физических переменных. Сам Альберт Эйнштейн скептически относился к этому объяснению, назвав его в письме к коллеге "жутким действием на расстоянии" и парадоксом.
Именно в этом случае на помощь приходят Клаузер, Аспект и Цайлингер. Все трое разработали эксперименты, которые устраняют потенциальные лазейки в теории квантовой запутанности, известные как неравенства Белла. Клаузер, независимый физик-исследователь из Калифорнии, в 1972 году с помощью аспиранта проверил поляризацию фотонов, испускаемых зажженными атомами кальция. Его измерения совпали с результатами предыдущих физических формул, но он беспокоился, что способ получения частиц все еще оставляет место для других корреляций.
В ответ на это французский физик Ален Аспект воссоздал эксперимент таким образом, что фотоны и их общие состояния были обнаружены гораздо лучше. Его результаты, по заявлению Нобелевского комитета, "закрыли важную лазейку и дали очень четкий результат: квантовая механика верна и не существует скрытых переменных".
В то время как Клаузер и Аспект рассматривали запутывание в чистой физике частиц, Цайлингер расширил его в развивающихся областях вычислений и шифрования. Заслуженный профессор Венского университета обстреливал кристаллы лазерами, чтобы создать зеркальные фотоны, и удерживал их при различных измерениях, чтобы сравнить их свойства. Он также подключил данные космического излучения, чтобы убедиться, что сигналы из космоса не влияют на частицы. Его работа заложила основу для принятия квантовой механики в технологиях, и теперь она применяется в транзисторах, спутниках, оптических волокнах и компьютерах IBM.
Сегодня утром Институт науки и технологий Австрии опубликовал заявление, в котором поздравил Цайлингера, бывшего вице-президента группы, и его коллег-лауреатов Нобелевской премии с их достижениями. "Именно благодаря выдающейся работе Аспекта, Клаузера и Цайлингера революционная теория квантовой физики была воплощена в экспериментах", - написали они. Их демонстрации открыли глубокие и поразительные свойства нашего природного мира". Нарушения так называемого неравенства Белла продолжают бросать вызов нашим самым глубоким интуициям о реальности и причинности. Благодаря экспериментальному исследованию квантовых состояний, движимые лишь любопытством, был открыт целый ряд новых явлений: квантовая телепортация, многочастичные и высокопорядковые запутывания, а также технологические перспективы квантовой криптографии и квантовых вычислений".