אלן אספקט, ג'ון קלוזר ואנטון זיילינגר זכו בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2022. השלישייה זכתה "על הניסויים שלהם עם פוטונים מסתבכים, המבססים את ההפרה של אי השוויון של בל ומדע המידע הקוונטי החלוצי".
הפרס יוצג בשטוקהולם בדצמבר ושוויו 10 מיליון קרונות (900,000 דולר). זה יתחלק שווה בשווה בין הזוכים.
בעבודה עצמאית, שלושת הזוכים ערכו ניסויים מרכזיים שביססו את התכונה הקוונטית של הסתבכות. זהו אפקט מוזר שלפיו שני חלקיקים או יותר מציגים מתאמים הרבה יותר חזקים ממה שניתן בפיזיקה הקלאסית. להסתבכות יש תפקיד חשוב במחשבים קוונטיים, שבאופן עקרוני עלולים להתעלות על מחשבים קונבנציונליים בכמה משימות.
אי השוויון של בל
כל שלושת הניסויים מדדו הפרות של אי השוויון של בל, מה שמציב גבול על המתאמים שניתן לראות במערכת קלאסית. הפרות כאלה הן תחזית חשובה של תורת הקוונטים.
הניסוי הראשון נעשה ב-1972 באוניברסיטת קליפורניה בברקלי על ידי קלאוזר, שמדד את המתאמים בין הקיטובים של זוגות פוטונים שנוצרו במעבר אטומי. הוא הראה שאי השוויון של בל הופר - מה שאומר שצמדי הפוטונים הסתבכו.
עם זאת, היו כמה חסרונות או "פרצות" בניסוי זה, מה שהופך אותו לבלתי חד משמעי. ייתכן, למשל, שהפוטונים שזוהו לא היו דגימה הוגנת של כל הפוטונים שנפלטו מהמקור - שהיא פרצת הגילוי. ייתכן גם שחלק מההיבטים של הניסוי שנחשבים כעצמאיים היו קשורים איכשהו סיבתי - שזו הפרצה של היישוב.
עשר שנים מאוחר יותר, ב-1982, Aspect ועמיתיו באוניברסיטת פריז-סוד באורסיי, צרפת, שיפרו את הניסוי של קלוזר על ידי שימוש בתוכנית זיהוי דו-ערוצית. זה נמנע מהנחת הנחות לגבי הפוטונים שזוהו. הם גם שינו את כיוון המסננים המקטבים במהלך המדידות שלהם. שוב, הם גילו שאי השוויון של בל הופר.
פרצה שלישית
הפרצה של היישוב נסגרה ב-1998 על ידי זיילינגר ועמיתיו באוניברסיטת אינסברוק באוסטריה. הם השתמשו בשני מחוללי מספרים אקראיים קוונטיים עצמאיים לחלוטין כדי לקבוע את כיווני מדידות הפוטונים. כתוצאה מכך, הכיוון שלאורכו נמדד הקיטוב של כל פוטון הוחלט ברגע האחרון, כך שאף אות שנוסע לאט ממהירות האור לא יוכל להעביר מידע לצד השני לפני שהפוטון נרשם.
בנוסף לאשש תחזית בסיסית של מכניקת הקוונטים, שלושת הניסויים הניחו את הבסיס לפיתוח טכנולוגיות קוונטיות מודרניות.
בנאום במסיבת העיתונאים עם הכרזת הפרס אמר זיילינגר כי הוא "מאוד מופתע" לקבל שיחה מוועדת נובל. "הפרס הזה הוא עידוד לצעירים והפרס לא היה אפשרי בלי יותר מ-100 צעירים שעבדו איתי לאורך השנים. אני לבד לא יכולתי להשיג את זה".
זיילינגר אמר גם שהוא מקווה שהפרס יעודד חוקרים צעירים.
"העצה שלי לצעירים תהיה לעשות את מה שנראה לך מעניין ולא אכפת לך יותר מדי מיישומים אפשריים. מצד שני, הכרה זו חשובה מאוד לפיתוח עתידי של יישומים אפשריים. אני סקרן מה נראה ב-10-20 השנים הבאות".
השפעה עמוקה
שילה רואן, נשיא המכון לפיזיקה, המפרסם עולם הפיזיקה, בירכו את השלישייה על ההכרה "הראויה". "זהו תחום של פיזיקה עם השפעה מתמשכת, עמוקה, ברמה בסיסית כדי לעזור להבין את העולם סביבנו ונחקר לשימוש בטכנולוגיות חדשניות ביותר לחישה ותקשורת כיום", הוסיפה.
פיזיקאי קוונטים ארתור אקרט מאוניברסיטת אוקספורד אומר שבעוד שהוא "שמח" לראות את התחום והשלישיה זוכים להכרה עם נובל השנה, הוא מוסיף ש"חבל" שג'ון בל, שניסח את אי השוויון, החמיץ את העובדה שהוא מת ב-1990 ופרסי נובל אינם מוענקים לאחר מותו.
אקרט מוסיף כי הופעתה של ההצפנה הקוונטית סיפקה מוטיבציה נוספת לדחוף את ניסויי אי השוויון של בל לגבולותיהם. "מבחינת היסודות של המדע, אני חושב שניסויי אי-השוויון של בל פשוט היו צריכים להיעשות - הם מפריכים תפיסת עולם מסוימת ולכן הם חשובים", מוסיף אקרט. "לתקן את כל הפרצות בניסויים כאלה זה כבר סיפור אחר. זה כנראה חשוב יותר לפרספקטיבה של ההצפנה הקוונטית, כאילו אנחנו רוצים להשתמש באי-שוויון בל כדי לזהות האזנת סתר אנחנו צריכים לסגור את הפרצות".
ואכן, ברכות הגיעו גם מאלה שמנסים להשתמש בעבודתם של Aspect, Clauser ו-Zeilinger ליישומים מעשיים. בהצהרה משותפת, איליאס חאן וטוני אוטלי, מנכ"ל ונשיא, בהתאמה, של חברת הטכנולוגיה הקוונטית קוונטיום, ציינו שהם נרגשים" מההודעה.
"ההכרה הזו בכוחן של מערכות מידע קוונטיות מגיעה בזמן בהרבה נקודות, אבל מעל לכל היא הכרה נפלאה בעובדה שההתקדמות הניסויית עומדת בבסיס מהפכת הטכנולוגיות הקוונטיות שאנו יוצאים אליה".
חיים במדע
אספקט נולד ב-Agen, צרפת, ב-15 ביוני 1947. הוא עבר את ה"אגרגציה" - הבחינה הלאומית בצרפתית - בפיזיקה ב-1969 וקיבל את התואר השני שלו מאוניברסיטת ד'אורסיי שנתיים לאחר מכן. לאחר מכן הוא התחיל לתואר דוקטור באורסיי, ועבד על מבחנים ניסיוניים של אי השוויון של בל, אותם השלים ב-1983.
לאחר משרת הרצאה ב- Ecole Normale Supérieure de Cachan, שאספקט החזיק בה בזמן שעשה את הדוקטורט שלו, עבד ב-1985 בקולג' דה פראנס בפריז. ב-1992 הוא עבר למעבדת שארל פאברי דה ל'Institut d'Optique באוניברסיטת פריז-סקליי.
קלוזר נולד בפסדינה, קליפורניה, ב-1 בדצמבר 1942. הוא קיבל תואר ראשון בפיזיקה מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה ב-1964 ותואר שני בפיזיקה שנתיים לאחר מכן. ב-1969 קיבל תואר דוקטור בפיזיקה מאוניברסיטת קולומביה.
מ-1969 עד 1975 היה קלוזר חוקר במעבדה הלאומית של לורנס ברקלי ומ-1975 עד 1986 עבד במעבדה הלאומית של לורנס ליברמור. לאחר קדנציה כמדען בכיר בחברת Science Applications International Corporation האמריקאית, ב-1990 עבר לאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי עד 1997, שם התמקד בחברת המחקר והייעוץ שלו J F Clauser & Associates.
אנטון זיילינגר: חלוץ קוונטי
זיילינגר נולד ב-Ried im Innkreis, אוסטריה, ב-20 במאי 1945. ב-1963 החל ללמוד פיזיקה ומתמטיקה באוניברסיטת וינה ובשנת 1971 השלים את הדוקטורט בפיזיקה אטומית. לאחר מכן עבד במכון האטומי בווינה עד 1983 לפני שנסע לאוניברסיטה הטכנולוגית של וינה.
בשנת 1990 עבר זיילינגר לאוניברסיטת אינסברוק ובשנת 1999 עבד באוניברסיטת וינה, שם גם הפך למנהל המכון לאופטיקה קוונטית ומידע קוונטי מ-2004 עד 2013. בשנת 2013 כיהן כנשיא האקדמיה האוסטרית למדעים, תפקיד בו כיהן עד השנה.
