アラン・アスペクト、ジョン・クラウザー、アントン・ザイリンガーが 2022 年のノーベル物理学賞を受賞しました。 このトリオは、「絡み合った光子を使った実験、ベルの不等式の違反を確立し、量子情報科学の先駆者となった」ことで受賞しました。
賞金は 10 月にストックホルムで授与され、900,000 万クローネ (XNUMX 万ドル) の価値があります。 当選者間で均等に分配されます。
XNUMX 人の受賞者は独立して作業を行い、エンタングルメントの量子特性を確立する重要な実験を行いました。 これは、XNUMX つ以上の粒子が古典物理学で可能なよりもはるかに強い相関関係を示す興味深い効果です。 エンタングルメントは量子コンピューターで重要な役割を果たしており、原理的にはいくつかのタスクで従来のコンピューターよりも優れた性能を発揮する可能性があります。
ベルの不等式
XNUMX つの実験すべてで、ベルの不等式の違反が測定されました。これにより、従来のシステムで観察できる相関関係が制限されます。 このような違反は、量子論の重要な予測です。
最初の実験は、1972 年にカリフォルニア大学バークレー校でクラウザーによって行われました。クラウザーは、原子遷移で生成された光子のペアの偏光間の相関を測定しました。 彼は、ベルの不等式が破られていることを示しました。これは、光子対がもつれていることを意味していました。
ただし、この実験にはいくつかの欠点または「抜け穴」があり、決定的ではありませんでした。 たとえば、検出された光子が、光源から放出されたすべての光子の公正なサンプルではなかった可能性があります。これが検出の抜け穴です。 また、独立していると考えられている実験のいくつかの側面が何らかの形で因果関係にあった可能性もあります。これが局所性の抜け穴です。
1982 年後の XNUMX 年、フランスのオルセーにあるパリ南大学の Aspect と同僚は、XNUMX チャネル検出スキームを使用してクラウザーの実験を改善しました。 これにより、検出された光子に関する仮定を回避できました。 彼らはまた、測定中に偏光フィルターの向きを変えました。 繰り返しますが、彼らはベルの不等式が破られていることを発見しました。
XNUMX つ目の抜け穴
地域の抜け穴は、1998 年にオーストリアのインスブルック大学の Zeilinger と同僚によって閉じられました。 彼らは、XNUMX つの完全に独立した量子乱数発生器を使用して、光子測定の方向を設定しました。 その結果、各光子の偏光が測定された方向が最後の瞬間に決定され、光の速度よりも遅く移動する信号は、その光子が登録される前に反対側に情報を転送できなくなりました。
量子力学の基本的な予測を確認するだけでなく、XNUMX つの実験は、現代の量子技術の開発の基礎を築きました。
賞が発表されたときの記者会見で、ザイリンガー氏は、ノーベル賞委員会から電話を受けたことに「非常に驚いた」と語った. 「この賞は若い人たちへの励ましであり、何年にもわたって私と一緒に働いてきた100人以上の若者がいなければ、この賞はあり得ませんでした. 私だけでは、これを達成することはできませんでした。」
Zeilinger 氏はまた、この賞が若い研究者の励みになることを望んでいると語った。
「若い人たちへの私のアドバイスは、自分が面白いと思うことをすることであり、応用の可能性についてはあまり気にしないことです。 一方で、この認識は、将来の可能なアプリケーションの開発にとって非常に重要です。 今後 10 ～ 20 年でどのような結果になるか、非常に興味があります。」
深い影響
シーラ・ローワン、出版している物理学研究所の社長 物理学の世界、トリオの「当然の」認識を祝福しました。 「これは、私たちの周りの世界を理解するのに役立つ根本的なレベルで、継続的かつ大きな影響を与える物理学の分野であり、今日のセンシングとコミュニケーションのための非常に新しい技術での使用が検討されています」と彼女は付け加えました。
量子物理学者 アルトゥールエッカート オックスフォード大学の教授は、この分野とトリオが今年のノーベル賞で認められたことを「うれしく思う」としながらも、不平等を定式化したジョン・ベルが彼が1990年に亡くなり、ノーベル賞は死後に授与されません.
Ekert は、量子暗号の出現により、ベルの不等式実験を限界まで押し上げるさらなる動機がもたらされたと付け加えています。 「科学の観点から見ると、ベルの不等式実験は単純に行われなければならなかったと思います。それらは特定の世界観に反論しているため、重要です」と Ekert 氏は付け加えます。 「そのような実験のすべての抜け穴を修正することは、別の話です。 これはおそらく、ベルの不等式を使用して盗聴を検出したい場合、抜け穴を塞がなければならないため、量子暗号の観点からはより重要です。」
実際、Aspect、Clauser、Zeilinger の成果を実用化しようとしている人々からも祝福の言葉が寄せられました。 共同声明の中で、量子テクノロジー企業のイリヤス・カーンとトニー・アトリーは、それぞれ最高経営責任者と社長である 量子、発表によって彼らは興奮していると述べました。
「量子情報システムの力に対するこの認識は、多くの点でタイムリーですが、何よりも、実験の進歩が私たちが着手している量子技術革命を支えているという事実の素晴らしい認識です。」
科学に生きる
アスペクトは 15 年 1947 月 1969 日にフランスのアジャンで生まれました。彼は 1983 年に物理学のフランス国家試験である「アグリゲーション」に合格し、XNUMX 年後にオルセー大学で修士号を取得しました。 その後、オルセー大学で博士号を取得し、ベルの不等式の実験的テストに取り組み、XNUMX 年に完了しました。
アスペクトが博士号取得中に行っていたカシャン高等師範学校での講義の後、1985 年にパリのコレージュ ド フランスで働きました。 1992 年、彼はパリ サクレー大学の研究所シャルル ファブリ ド オプティック研究所に移りました。
クラウザーは 1 年 1942 月 1964 日にカリフォルニア州パサデナで生まれました。1969 年にカリフォルニア工科大学で物理学の学士号を取得し、XNUMX 年後に物理学の修士号を取得しました。 XNUMX 年にコロンビア大学で物理学の博士号を取得しました。
1969 年から 1975 年までクラウザーはローレンス バークレー国立研究所の研究者であり、1975 年から 1986 年までローレンス リバモア国立研究所で働いていました。 米国企業 Science Applications International Corporation で上級科学者を務めた後、1990 年にカリフォルニア大学バークレー校に移り、1997 年まで研究およびコンサルティング会社 JF Clauser & Associates に専念しました。
Anton Zeilinger: 量子のパイオニア
ツァイリンガーは、20 年 1945 月 1963 日にオーストリアのリート イム インクライスで生まれました。1971 年にウィーン大学で物理学と数学の勉強を始め、1983 年に原子物理学の博士号を取得しました。 その後、XNUMX 年までウィーンの原子力研究所で働いた後、ウィーン工科大学に進みました。
1990 年に Zeilinger はインスブルック大学に移り、1999 年にウィーン大学で働き、2004 年から 2013 年までウィーンに本拠を置く量子光学および量子情報研究所の所長にもなりました。2013 年には、オーストリア アカデミーの会長を務めました。科学の、彼が今年まで保持していた役職。
