Tre forskere vandt i fællesskab dette års Nobelpris i fysik tirsdag for at bevise, at bittesmå partikler kunne bevare en forbindelse med hinanden, selv når de er adskilt, et fænomen, der engang var i tvivl, men nu udforskes for potentielle applikationer fra den virkelige verden, såsom kryptering af information.
Franskmanden Alain Aspect, amerikaner John f Clauser og østrigske Anton Zeilinger blev citeret af Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi for eksperimenter, der beviser, at det "helt skøre" felt med kvanteforviklinger er alt for virkeligt. De demonstrerede, at usynlige partikler, såsom fotoner, kan være forbundet eller "viklet ind" med hinanden, selv når de er adskilt af store afstande.
Quantum computing er en endnu større trussel end kunstig intelligens – her er hvorfor
Det hele går tilbage til et træk ved universet, der endda forvirrede Albert Einstein og forbinder stof og lys på en sammenfiltret, kaotisk måde.
Stykker af information eller stof, der plejede at være ved siden af hinanden, selvom de nu er adskilt, har en forbindelse eller et forhold - noget, der kan tænkes at hjælpe med at kryptere information eller endda teleportere. En kinesisk satellit demonstrerer nu dette, og potentielt lynhurtige kvantecomputere, der stadig er på det lille og ikke helt brugbare stadium, er også afhængige af denne sammenfiltring. Andre håber endda at bruge det i superledende materiale.
IBM afslører køreplan for udvikling af kvantedrevne supercomputere
"Det er så mærkeligt," sagde Aspect om forviklingen i en telefonsamtale med Nobelkomiteen. "Jeg accepterer i mine mentale billeder noget, der er helt vanvittigt."
Alligevel viste trioens eksperimenter, at det sker i det virkelige liv.
"Hvorfor dette sker, jeg har ikke den mest tågede," Clauser fortalte Associated Press under et Zoom-interview, hvor han fik det officielle opkald fra det svenske akademi flere timer efter, at venner og medier informerede ham om hans pris. "Jeg har ingen forståelse af, hvordan det virker, men sammenfiltring ser ud til at være meget reel."
NCSU-forskning kan betyde hurtigere mikrochips, kvantecomputerapplikationer
Hans medvindere sagde også, at de ikke kan forklare hvordan og hvorfor bag denne effekt. Men hver af dem gjorde stadig mere indviklede eksperimenter, der beviser, at det bare er det.
Clauser, 79, blev tildelt sin pris for et eksperiment fra 1972, brostensbelagt sammen med renset udstyr, der hjalp med at afgøre en berømt debat om kvantemekanik mellem Einstein og den berømte fysiker Niels Bohr. Einstein beskrev "en uhyggelig handling på afstand", som han troede til sidst ville blive modbevist.
"Jeg satsede på Einstein," Clauser sagde. "Men desværre tog jeg fejl, og Einstein tog fejl, og Bohr havde ret."
Aspect sagde, at Einstein kan have taget teknisk fejl, men fortjener stor ære for at rejse det rigtige spørgsmål, der førte til eksperimenter, der beviste kvantesammenfiltring.
"De fleste mennesker vil antage, at naturen er lavet af ting, der er fordelt over rum og tid," sagde Clauser, som mens han var gymnasieelev i 1950'erne byggede et videospil på en vakuumrørscomputer. "Og det ser ikke ud til at være tilfældet."
Quantum computing forskere ved Duke observerer 'tipping point'
Det, værket viser, er, at "dele af universet - selv dem, der er i stor afstand fra hinanden - er forbundet," sagde Johns Hopkins-fysiker N. Peter Armitage. "Det her er noget så uintuitivt og noget så i modstrid med, hvordan vi føler, at verden 'burde' være."
Dette svært at forstå felt startede med tankeeksperimenter. Men det, der på en måde er filosofiske overvejelser om universet, rummer også håb om mere sikre og hurtigere computere, der alle er baseret på sammenfiltrede fotoner og stof, der stadig interagerer, uanset hvor langt de er.
"Med mine første eksperimenter blev jeg nogle gange spurgt af pressen, hvad de var gode for," Zeilinger, 77, fortalte journalister i Wien. "Og jeg sagde med stolthed: 'Det er godt for ingenting. Jeg gør det udelukkende af nysgerrighed."
Kvantecomputere, halvledere kunne drage fordel af ny 'doping' NCSU-forskning
I kvantesammenfiltring giver etablering af fælles information mellem to fotoner, der ikke er i nærheden af hinanden, os mulighed for at gøre ting som hemmelig kommunikation, på måder, som ikke var mulige før, sagde David Haviland, formand for Nobelkomiteen for Fysik.
Kvanteinformation "har brede og potentielle implikationer inden for områder som sikker informationsoverførsel, kvantecomputere og sansningsteknologi," sagde Eva olsson, medlem af Nobelkomiteen. "Dens forudsigelser har åbnet døre til en anden verden, og det har også rystet selve grundlaget for, hvordan vi fortolker målinger."
Den form for sikker kommunikation, der bruges af Kinas Micius satellit - såvel som af nogle banker - er en "succeshistorie om kvantesammenfiltring," sagde Harun Siljak fra Trinity College Dublin. Ved at bruge en sammenfiltret partikel til at skabe en krypteringsnøgle, sikrer det, at kun personen med den anden sammenfiltrede partikel kan afkode beskeden, og "hemmeligheden, der deles mellem disse to sider, er en ordentlig hemmelighed." Siljak sagde.
Duke Quantum Center åbner officielt og giver et kig på computerens fremtid
Mens kvantesammenfiltring er "utroligt cool" sikkerhedsteknolog Bruce Schneier, der underviser på Harvard, sagde, at det styrker en allerede sikker del af informationsteknologien, hvor andre områder, herunder menneskelige faktorer og software, er mere et problem. Han sammenlignede det med at installere en sidedør med 25 låse på et ellers usikkert hus.
På en pressekonference sagde Aspect, at virkelige applikationer som satellitten var "fantastiske".
"Jeg tror, vi har fremskridt i retning af kvanteberegning. Jeg vil ikke sige, at vi er tæt på,” sagde den 75-årige fysiker. "Jeg ved ikke, om jeg vil se det i mit liv. Men jeg er en gammel mand."
Taler i telefon til en pressekonference efter meddelelsen, Universitetet i Wien-baserede Zeilinger sagde, at han "stadig var lidt chokeret" over at høre, at han havde modtaget prisen.
Clauser, Aspekt og Zeilinger har optrådt i Nobels spekulationer i mere end et årti. I 2010 vandt de Ulveprisen i Israel, set som en mulig forløber for Nobelprisen.
Det sagde Nobelkomiteen Clauser udviklede kvanteteorier først fremsat i 1960'erne til et praktisk eksperiment. Aspect var i stand til at lukke et smuthul i disse teorier, mens Zeilinger demonstreret et fænomen kaldet kvanteteleportation, der effektivt tillader information at blive transmitteret over afstande.
Kvantegennembrud? Duke, IonQ opfinder betyder at accelerere 'nøglekvanteteknikker'
"Ved at bruge entanglement kan du overføre al den information, som er båret af et objekt til et andet sted, hvor objektet så at sige er rekonstitueret." Zeilinger sagde. Han tilføjede, at dette kun virker for små partikler.
"Det er ikke som i Star Trek-filmene (hvor man er) at transportere noget, bestemt ikke personen, over nogen afstand," sagde han.
En uge med Nobelpris-meddelelser startede mandag med svensk videnskabsmand Svante Paabo modtog prisen i medicin mandag for at låse op for neandertaler-DNA's hemmeligheder, der gav nøgleindsigt i vores immunsystem.
RTP quantum computing startup Atom hæver $60M, mål sky med ny maskine
Kemi er om onsdagen og litteratur om torsdagen. Nobels fredspris offentliggøres fredag og økonomiprisen den 10. oktober.
Priserne bærer en kontant præmie på 10 millioner svenske kroner (næsten 900,000 dollars) og uddeles den 10. december. Pengene kommer fra et legat efterladt af prisens skaber, den svenske dynamitopfinder Alfred Nobel, som døde i 1895.
___
Jordans rapporteret fra Berlin, Borenstein fra Kensington, Maryland, og Burakoff fra New York. David Keyton i Stockholm og Masha Macpherson ind Palaiseau, Frankrig, bidrog.
Exec deler seks forudsigelser for kvantecomputerindustrien i 2022
