آلن اسپکت، جان کلازر و آنتون زایلینگر برنده جایزه نوبل فیزیک 2022 شدند. این سه نفر «به خاطر آزمایش‌هایشان با فوتون‌های درهم‌تنیده، ایجاد نقض نابرابری‌های بل و علم اطلاعات کوانتومی پیشگام» برنده شدند.
این جایزه در ماه دسامبر در استکهلم اهدا خواهد شد و ارزش آن 10 میلیون کرون (900,000 دلار) است. به طور مساوی بین برندگان تقسیم خواهد شد.
با کار مستقل، این سه برنده آزمایش‌های کلیدی انجام دادند که خاصیت کوانتومی درهم تنیدگی را مشخص کرد. این یک اثر عجیب است که به موجب آن دو یا چند ذره همبستگی بسیار قوی‌تری نسبت به آنچه در فیزیک کلاسیک ممکن است نشان می‌دهند. درهم تنیدگی نقش مهمی در کامپیوترهای کوانتومی ایفا می کند، که در اصل می تواند در برخی از کارها بهتر از کامپیوترهای معمولی عمل کند.
نابرابری بل
هر سه آزمایش، نقض نابرابری بل را اندازه‌گیری کردند، که محدودیتی برای همبستگی‌های قابل مشاهده در یک سیستم کلاسیک قرار می‌دهد. چنین تخلفاتی پیش بینی مهمی از نظریه کوانتومی است.
اولین آزمایش در سال 1972 در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی توسط Clauser انجام شد که همبستگی بین قطبش جفت فوتون ها را که در یک انتقال اتمی ایجاد شده بودند اندازه گیری کرد. او نشان داد که نابرابری بل نقض شده است - به این معنی که جفت فوتون ها در هم پیچیده شده اند.
با این حال، چندین کاستی یا «خلاف» در این آزمایش وجود داشت که آن را بی‌نتیجه می‌کرد. برای مثال، ممکن است فوتون‌های شناسایی‌شده نمونه مناسبی از همه فوتون‌های ساطع شده از منبع نباشند - که همان حفره تشخیص است. همچنین ممکن است که برخی از جنبه‌های آزمایش که تصور می‌شود مستقل هستند، به نحوی به طور علّی به هم مرتبط بوده باشند - که همان حفره محلی است.
ده سال بعد، در سال 1982، آسپکت و همکارانش در دانشگاه پاریس-سود در اورسی، فرانسه، آزمایش Clauser را با استفاده از یک طرح تشخیص دو کاناله بهبود بخشیدند. این از ایجاد فرضیات در مورد فوتون هایی که شناسایی شده بودند جلوگیری کرد. آنها همچنین جهت فیلترهای پلاریزه را در طول اندازه گیری های خود تغییر دادند. دوباره متوجه شدند که نابرابری بل نقض شده است.
روزنه سوم
شکاف محلی در سال 1998 توسط زایلینگر و همکارانش در دانشگاه اینسبروک در اتریش بسته شد. آنها از دو مولد اعداد تصادفی کوانتومی کاملاً مستقل برای تنظیم جهت اندازه گیری فوتون استفاده کردند. در نتیجه، جهتی که قطبش هر فوتون در امتداد آن اندازه گیری شد، در آخرین لحظه تعیین شد، به طوری که هیچ سیگنالی که کندتر از سرعت نور حرکت می کند، نمی تواند اطلاعات را قبل از ثبت فوتون به طرف دیگر منتقل کند.
این سه آزمایش علاوه بر تایید پیش‌بینی بنیادی مکانیک کوانتومی، زمینه را برای توسعه فناوری‌های کوانتومی مدرن فراهم کردند.
زایلینگر در کنفرانس مطبوعاتی هنگام اعلام جایزه گفت که از دریافت تماس کمیته نوبل "بسیار متعجب" شده است. این جایزه تشویقی برای جوانان است و جایزه بدون بیش از 100 جوانی که در این سال ها با من کار کرده اند امکان پذیر نخواهد بود. من به تنهایی نمی توانستم به این هدف برسم.»
زایلینگر همچنین گفت که امیدوار است این جایزه باعث تشویق محققان جوان شود.
"توصیه من به جوانان این است که کاری را که به نظر شما جالب است انجام دهید و به برنامه های احتمالی خیلی اهمیت ندهید. از سوی دیگر، این شناخت برای توسعه آینده برنامه های کاربردی ممکن بسیار مهم است. کنجکاو هستم که در 10 تا 20 سال آینده چه خواهیم دید."
تاثیر عمیق
شیلا روان، رئیس موسسه فیزیک که منتشر می کند دنیای فیزیک، به این سه نفر به دلیل شناخت "شایسته" آنها تبریک گفت. او افزود: «این حوزه‌ای از فیزیک با تأثیر مداوم و عمیق، در سطحی اساسی برای کمک به درک دنیای اطراف ما است و برای استفاده در فناوری‌های بسیار جدید برای سنجش و ارتباطات امروزی مورد بررسی قرار می‌گیرد.»
فیزیکدان کوانتومی آرتور اکرت از دانشگاه آکسفورد می گوید که در حالی که از دیدن این رشته و این سه نفر با جایزه نوبل امسال "خوشحال" است، او می افزاید که "حیف است" که جان بل، که نابرابری ها را فرموله کرده است، با توجه به اینکه او از دست داده است. در سال 1990 درگذشت و جوایز نوبل پس از مرگ اعطا نمی شود.
اکرت اضافه می‌کند که ظهور رمزنگاری کوانتومی انگیزه‌ای اضافی برای فشار دادن آزمایش‌های نابرابری بل به محدودیت‌های خود فراهم کرده است. ایکرت می‌افزاید: «از دیدگاه علم، من فکر می‌کنم آزمایش‌های نابرابری بل به سادگی باید انجام می‌شد - آنها یک دیدگاه جهانی خاص را رد می‌کنند و بنابراین مهم هستند». «رفع تمام نقاط ضعف در چنین آزمایش‌هایی داستان دیگری است. این احتمالاً برای دیدگاه رمزنگاری کوانتومی مهم‌تر است، زیرا اگر می‌خواهیم از نابرابری‌های بل برای تشخیص استراق سمع استفاده کنیم، باید روزنه‌ها را ببندیم.»
در واقع، کسانی که تلاش می کنند از کارهای Aspect، Clauser و Zeilinger برای کاربردهای عملی استفاده کنند، تبریک می گویند. در بیانیه ای مشترک، الیاس خان و تونی اوتلی، مدیر اجرایی و رئیس شرکت فناوری کوانتومی، به ترتیب کوانتینیوم، خاطرنشان کرد که آنها از این اعلامیه هیجان زده شدند.
این شناخت قدرت سیستم‌های اطلاعات کوانتومی در بسیاری از موارد به موقع است، اما مهم‌تر از همه، تصدیق شگفت‌انگیزی از این واقعیت است که پیشرفت‌های تجربی زیربنای انقلاب فناوری‌های کوانتومی است که ما در حال انجام آن هستیم.»
زندگی در علم
آسپکت در 15 ژوئن 1947 در آژن فرانسه به دنیا آمد. او در سال 1969 در آزمون ملی فرانسه در فیزیک قبول شد و دو سال بعد مدرک کارشناسی ارشد خود را از دانشگاه اورسی دریافت کرد. او سپس در اورسی در مقطع دکترا مشغول به کار شد و روی تست های تجربی نابرابری های بل کار کرد که در سال 1983 به پایان رسید.
پس از یک دوره سخنرانی در Ecole Normale Supérieure de Cachan، که اسپکت در زمانی که دکترای خود را می گذراند برگزار کرد، در سال 1985 در کالج دو فرانس در پاریس مشغول به کار شد. در سال 1992 او سپس به آزمایشگاه Charles Fabry de l‟Institut d'Optique در دانشگاه Paris-Saclay نقل مکان کرد.
کلوزر در 1 دسامبر 1942 در پاسادنا، کالیفرنیا به دنیا آمد. او مدرک لیسانس خود را در رشته فیزیک از موسسه فناوری کالیفرنیا در سال 1964 و کارشناسی ارشد خود را در فیزیک دو سال بعد دریافت کرد. در سال 1969 دکترای فیزیک را از دانشگاه کلمبیا دریافت کرد.
کلوزر از سال 1969 تا 1975 محققی در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی بود و از سال 1975 تا 1986 در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور کار کرد. پس از دوره ای به عنوان دانشمند ارشد در شرکت آمریکایی Science Applications International Corporation، در سال 1990 تا سال 1997 به دانشگاه کالیفرنیا، برکلی نقل مکان کرد و سپس بر روی شرکت تحقیقاتی و مشاوره ای خود JF Clauser & Associates تمرکز کرد.
آنتون زایلینگر: یک پیشگام کوانتومی
زایلینگر در 20 مه 1945 در Ried im Innkreis اتریش به دنیا آمد. در سال 1963 تحصیل در رشته فیزیک و ریاضیات را در دانشگاه وین آغاز کرد و در سال 1971 دکترای خود را در فیزیک اتمی به پایان رساند. او سپس تا سال 1983 در موسسه اتمی وین کار کرد و سپس به دانشگاه صنعتی وین رفت.
در سال 1990 زایلینگر به دانشگاه اینسبروک نقل مکان کرد و در سال 1999 در دانشگاه وین کار کرد و در آنجا نیز از سال 2004 تا 2013 مدیر موسسه اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی مستقر در وین شد. در سال 2013 به عنوان رئیس آکادمی اتریش خدمت کرد. علوم، سمتی را که تا امسال در اختیار داشت.
