2022. aasta Nobeli füüsikaauhinna võitsid Alain Aspect, John Clauser ja Anton Zeilinger. Kolmik võitis "katsete eest takerdunud footonitega, tuvastades Belli ebavõrdsuse rikkumise ja teedrajava kvantinfoteaduse".
Auhind antakse üle detsembris Stockholmis ja selle väärtus on 10 miljonit krooni (900,000 XNUMX dollarit). See jagatakse võitjate vahel võrdselt.
Sõltumatult töötades tegid kolm laureaati peamisi katseid, mis tuvastasid takerdumise kvantomaduse. See on uudishimulik efekt, mille puhul kahel või enamal osakesel on palju tugevam korrelatsioon kui klassikalises füüsikas. Põimumine mängib kvantarvutites olulist rolli, mis põhimõtteliselt võiks mõne ülesande täitmisel ületada tavapäraseid arvuteid.
Belli ebavõrdsus
Kõigis kolmes katses mõõdeti Belli ebavõrdsuse rikkumisi, mis seab piirid klassikalises süsteemis täheldatavatele korrelatsioonidele. Sellised rikkumised on kvantteooria oluline ennustus.
Esimese katse tegi 1972. aastal California ülikoolis Berkeleys Clauser, kes mõõtis korrelatsioone aatomiülemineku käigus tekkinud footonite paaride polarisatsioonide vahel. Ta näitas, et Belli ebavõrdsust rikuti – mis tähendas, et footonipaarid olid takerdunud.
Siiski oli selles katses mitmeid puudusi või "lünki", mistõttu see ei andnud järeldust. Näiteks on võimalik, et tuvastatud footonid ei olnud õiglane valim kõigist allika poolt emiteeritud footonitest – mis on tuvastamise lünk. Samuti on võimalik, et mõned katse aspektid, mida peetakse sõltumatuks, olid kuidagi põhjuslikult seotud – mis on paikkonna lünk.
Kümme aastat hiljem, 1982. aastal, täiustasid Aspect ja kolleegid Prantsusmaal Orsays asuvas Paris-Sudi ülikoolis Clauseri katset, kasutades kahe kanaliga tuvastamisskeemi. See vältis oletuste tegemist tuvastatud footonite kohta. Samuti muutsid nad mõõtmiste ajal polariseerivate filtrite orientatsiooni. Jällegi leidsid nad, et Belli ebavõrdsust rikuti.
Kolmas lünk
Paikkonna lünga sulges 1998. aastal Zeilinger ja kolleegid Austrias Innsbrucki ülikoolist. Nad kasutasid footonite mõõtmise suundade määramiseks kahte täiesti sõltumatut kvant-juhuslike arvude generaatorit. Selle tulemusena otsustati iga footoni polarisatsiooni mõõtmise suund viimasel hetkel, nii et ükski valguse kiirusest aeglasem signaal ei suudaks edastada teavet teisele poole enne selle footoni registreerimist.
Lisaks kvantmehaanika põhimõttelise ennustuse kinnitamisele panid need kolm katset aluse kaasaegsete kvanttehnoloogiate arendamisele.
Preemia väljakuulutamise ajal toimunud pressikonverentsil kõneledes ütles Zeilinger, et on Nobeli komiteelt helistades "väga üllatunud". “See auhind on julgustuseks noortele ja auhind poleks võimalik ilma enam kui 100 noore inimeseta, kes on minuga aastate jooksul koostööd teinud. Mina üksi poleks seda suutnud saavutada.»
Zeilinger ütles ka, et loodab, et auhind julgustab noori teadlasi.
«Minu nõuanne noortele oleks selline, et tehke seda, mis teile huvi pakub ja ärge hoolige liiga palju võimalikest rakendustest. Teisest küljest on see tunnustus väga oluline võimalike rakenduste edasiseks arendamiseks. Olen uudishimulik, mida me järgmise 10–20 aasta pärast näeme.
Sügav mõju
Sheila Rowan, väljaandva Füüsika Instituudi president Füüsika maailm, õnnitles kolmikut "hästi teenitud" tunnustuse puhul. "See on füüsika valdkond, millel on pidev ja sügav mõju fundamentaalsel tasemel, mis aitab mõista meid ümbritsevat maailma ja mida uuritakse tänapäeval väga uudsetes taju- ja suhtlustehnoloogiates kasutamiseks," lisas ta.
Kvantfüüsik Artur Ekert Oxfordi ülikoolist ütleb, et kuigi tal on hea meel näha, et valdkonda ja kolmikut selle aasta Nobeli auhinnaga tunnustati, lisab ta, et on kahju, et ebavõrdsuse sõnastanud John Bell jäi ilma, kuna ta suri 1990. aastal ja Nobeli preemiaid ei anta postuumselt.
Ekert lisab, et kvantkrüptograafia tulek on andnud lisamotivatsiooni viia Belli ebavõrdsuse katsed oma piiridesse. „Teaduslikust vaatenurgast arvan, et Belli ebavõrdsuse katsed tuli lihtsalt ära teha – need kummutavad teatud maailmapildi ja on seega olulised,“ lisab Ekert. "Kõigi lünkade parandamine sellistes katsetes on teine lugu. See on ilmselt kvantkrüptograafia perspektiivi jaoks olulisem, sest kui tahame pealtkuulamise tuvastamiseks kasutada Belli ebavõrdsust, peame lüngad sulgema.
Tõepoolest, õnnitlused tulid ka neilt, kes proovivad Aspecti, Clauseri ja Zeilingeri töid praktilisteks rakendusteks kasutada. Ilyas Khan ja Tony Uttley, vastavalt kvanttehnoloogia ettevõtte tegevjuht ja president, tegid ühisavalduses Kvantiinum, märkisid, et nad olid sellest teatest vaimustuses.
"See kvantinfosüsteemide võimsuse äratundmine on paljudes asjades õigeaegne, kuid ennekõike on see suurepärane tunnistus tõsiasjale, et eksperimentaalsed edusammud on aluseks kvanttehnoloogiate revolutsioonile, mida me alustame."
Elu teaduses
Aspect sündis 15. juunil 1947 Prantsusmaal Agenis. Ta sooritas 1969. aastal füüsika agrégationi – riikliku prantsuse eksami – ja kaks aastat hiljem sai magistrikraadi Université d'Orsay'st. Seejärel asus ta doktorantuurile Orsays, töötades Belli ebavõrdsuse eksperimentaalsete testidega, mille ta lõpetas 1983. aastal.
Pärast õppetööd Ecole Normale Supérieure de Cachanis, mida Aspect pidas doktorikraadi tegemise ajal, töötas ta 1985. aastal Pariisis Collège de France'is. 1992. aastal siirdus ta seejärel Paris-Saclay ülikooli laboratooriumi Charles Fabry de l‟Institut d'Optique'i.
Clauser sündis 1. detsembril 1942 Californias Pasadenas. Ta sai 1964. aastal California Tehnoloogiainstituudis bakalaureusekraadi füüsikas ja kaks aastat hiljem magistrikraadi füüsikas. 1969. aastal sai ta Columbia ülikoolist füüsikadoktori kraadi.
Aastatel 1969–1975 oli Clauser teadur Lawrence Berkeley riiklikus laboris ja aastatel 1975–1986 Lawrence Livermore’i riiklikus laboris. Pärast vanemteadlasena töötamist USA ettevõttes Science Applications International Corporation kolis ta 1990. aastal California ülikooli Berkeleysse kuni 1997. aastani, kus keskendus seejärel oma uurimis- ja konsultatsioonifirmale JF Clauser & Associates.
Anton Zeilinger: kvantpioneer
Zeilinger sündis 20. mail 1945 Austrias Ried im Innkreisis. 1963. aastal asus ta õppima Viini ülikoolis füüsikat ja matemaatikat ning 1971. aastal lõpetas ta doktorikraadi aatomifüüsikas. Seejärel töötas ta kuni 1983. aastani Viini Aatomiinstituudis, enne kui suundus Viini Tehnikaülikooli.
1990. aastal kolis Zeilinger Innsbrucki ülikooli ja 1999. aastal töötas Viini ülikoolis, kus temast sai aastatel 2004–2013 ka Viinis asuva kvantoptika ja kvantinformatsiooni instituudi direktor. 2013. aastal töötas ta Austria Akadeemia presidendina. teaduste osakonnas, kus ta töötas kuni selle aastani.
