Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger han ganado el Premio Nobel de Física 2022. El trío ganó “por sus experimentos con fotones entrelazados, estableciendo la violación de las desigualdades de Bell y siendo pioneros en la ciencia de la información cuántica”.
El premio se entregará en Estocolmo en diciembre y tiene un valor de 10 millones de coronas (900,000 dólares). Se repartirá a partes iguales entre los ganadores.
Trabajando de forma independiente, los tres laureados realizaron experimentos clave que establecieron la propiedad cuántica del entrelazamiento. Este es un efecto curioso por el cual dos o más partículas muestran correlaciones mucho más fuertes de lo que es posible en la física clásica. El entrelazamiento juega un papel importante en las computadoras cuánticas, que en principio podrían superar a las computadoras convencionales en algunas tareas.
desigualdad de Bell
Los tres experimentos midieron violaciones de la desigualdad de Bell, que pone un límite a las correlaciones que se pueden observar en un sistema clásico. Tales violaciones son una predicción importante de la teoría cuántica.
El primer experimento fue realizado en 1972 en la Universidad de California en Berkeley por Clauser, quien midió las correlaciones entre las polarizaciones de pares de fotones que se crearon en una transición atómica. Mostró que se violó la desigualdad de Bell, lo que significaba que los pares de fotones estaban entrelazados.
Sin embargo, hubo varias deficiencias o "lagunas" en este experimento, por lo que no fue concluyente. Es posible, por ejemplo, que los fotones detectados no fueran una muestra justa de todos los fotones emitidos por la fuente, que es la laguna de detección. También es posible que algunos aspectos del experimento que se cree que son independientes estuvieran conectados causalmente de alguna manera, que es la escapatoria de la localidad.
Diez años más tarde, en 1982, Aspect y sus colegas de la Université Paris-Sud en Orsay, Francia, mejoraron el experimento de Clauser mediante el uso de un esquema de detección de dos canales. Esto evitó hacer suposiciones sobre los fotones que se detectaron. También variaron la orientación de los filtros polarizadores durante sus mediciones. Nuevamente, encontraron que se violó la desigualdad de Bell.
Tercera escapatoria
La laguna de la localidad fue cerrada en 1998 por Zeilinger y sus colegas de la Universidad de Innsbruck en Austria. Utilizaron dos generadores de números aleatorios cuánticos totalmente independientes para establecer las direcciones de las mediciones de fotones. Como resultado, la dirección a lo largo de la cual se midió la polarización de cada fotón se decidió en el último instante, de modo que ninguna señal que viajara más lento que la velocidad de la luz podría transferir información al otro lado antes de que se registrara ese fotón.
Además de confirmar una predicción fundamental de la mecánica cuántica, los tres experimentos sentaron las bases para el desarrollo de tecnologías cuánticas modernas.
Hablando en la conferencia de prensa cuando se anunció el premio, Zeilinger dijo que estaba "muy sorprendido" de recibir una llamada del comité del Nobel. “Este premio es un estímulo para los jóvenes y el premio no sería posible sin los más de 100 jóvenes que han trabajado conmigo a lo largo de los años. Yo solo no podría haber logrado esto”.
Zeilinger también dijo que esperaba que el premio alentara a los jóvenes investigadores.
“Mi consejo para los jóvenes sería que hagan lo que les parezca interesante y no se preocupen demasiado por las posibles aplicaciones. Por otro lado, este reconocimiento es muy importante para el futuro desarrollo de posibles aplicaciones. Tengo curiosidad por lo que veremos en los próximos 10 a 20 años”.
Un profundo impacto
sheila serbal, presidente del Instituto de Física, que publica Mundo de la física, felicitó al trío por su “merecido” reconocimiento. “Esta es un área de la física con un impacto profundo y continuo, a un nivel fundamental para ayudar a comprender el mundo que nos rodea y que se está explorando para su uso en tecnologías altamente novedosas para la detección y la comunicación en la actualidad”, agregó.
físico cuántico Artur Ekert de la Universidad de Oxford dice que si bien está "feliz" de ver que el campo y el trío son reconocidos con el Nobel de este año, agrega que es una "lástima" que John Bell, quien formuló las desigualdades, se lo perdió dado que él Murió en 1990 y los premios Nobel no se otorgan a título póstumo.
Ekert agrega que el advenimiento de la criptografía cuántica ha proporcionado una motivación adicional para llevar los experimentos de desigualdad de Bell a sus límites. “Desde la perspectiva de los fundamentos de la ciencia, creo que los experimentos de desigualdad de Bell simplemente tenían que hacerse: refutan una cierta visión del mundo y, por lo tanto, son importantes”, agrega Ekert. “Arreglar todas las lagunas en tales experimentos es otra historia. Esto es probablemente más importante para la perspectiva de la criptografía cuántica, ya que si queremos usar las desigualdades de Bell para detectar escuchas ilegales, tenemos que cerrar las lagunas”.
De hecho, también llegaron felicitaciones de aquellos que están tratando de utilizar el trabajo de Aspect, Clauser y Zeilinger para aplicaciones prácticas. En un comunicado conjunto, Ilyas Khan y Tony Uttley, director ejecutivo y presidente, respectivamente, de la firma de tecnología cuántica cuántico, señaló que estaban emocionados” por el anuncio.
“Este reconocimiento del poder de los sistemas de información cuántica es oportuno en muchos sentidos, pero sobre todo es un maravilloso reconocimiento del hecho de que los avances experimentales sustentan la revolución de las tecnologías cuánticas en la que nos estamos embarcando”.
Una vida en la ciencia
Aspect nació en Agen, Francia, el 15 de junio de 1947. Aprobó la “agrégation” – el examen nacional francés – en física en 1969 y recibió su maestría de la Université d'Orsay dos años después. Luego se embarcó en un doctorado en Orsay, trabajando en pruebas experimentales de las desigualdades de Bell, que completó en 1983.
Después de una cátedra en la Ecole Normale Supérieure de Cachan, que Aspect ocupó mientras realizaba su doctorado, en 1985 trabajó en el Collège de France en París. En 1992 se trasladó al Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique de la Université Paris-Saclay.
Clauser nació en Pasadena, California, el 1 de diciembre de 1942. Recibió su licenciatura en física del Instituto de Tecnología de California en 1964 y una maestría en física dos años después. En 1969 recibió un doctorado en física de la Universidad de Columbia.
De 1969 a 1975 Clauser fue investigador en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y de 1975 a 1986 trabajó en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Después de un período como científico senior en la empresa estadounidense Science Applications International Corporation, en 1990 se trasladó a la Universidad de California, Berkeley, hasta 1997, donde se centró en su empresa de investigación y consultoría JF Clauser & Associates.
Anton Zeilinger: un pionero cuántico
Zeilinger nació en Ried im Innkreis, Austria, el 20 de mayo de 1945. En 1963 comenzó a estudiar física y matemáticas en la Universidad de Viena y en 1971 completó su doctorado en física atómica. Luego trabajó en el Instituto Atómico de Viena hasta 1983 antes de dirigirse a la Universidad Tecnológica de Viena.
En 1990, Zeilinger se mudó a la Universidad de Innsbruck y en 1999 trabajó en la Universidad de Viena, donde también se convirtió en director del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica con sede en Viena de 2004 a 2013. En 2013 se desempeñó como presidente de la Academia Austriaca. de Ciencias, cargo que ocupó hasta este año.
