Alain Aspect, John Clauser 및 Anton Zeilinger가 2022년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 세 사람은 "얽힌 광자를 사용한 실험, 벨의 부등식 위반 확립 및 양자 정보 과학 선구자"로 우승했습니다.
상금은 10월 스톡홀름에서 수여될 예정이며 금액은 900,000만 크로나(XNUMX만 달러)입니다. 당첨자에게 균등하게 분배됩니다.
세 명의 수상자들은 독립적으로 연구하여 얽힘의 양자 특성을 확립하는 주요 실험을 수행했습니다. 이는 두 개 이상의 입자가 고전 물리학에서 가능한 것보다 훨씬 더 강한 상관 관계를 나타내는 흥미로운 효과입니다. 얽힘은 양자 컴퓨터에서 중요한 역할을 하며, 원칙적으로 일부 작업에서는 기존 컴퓨터보다 성능이 뛰어납니다.
벨의 부등식
세 가지 실험 모두 벨의 부등식 위반을 측정했는데, 이는 고전 시스템에서 관찰할 수 있는 상관 관계에 한계를 두었습니다. 이러한 위반은 양자 이론의 중요한 예측입니다.
첫 번째 실험은 1972년 버클리 캘리포니아 대학에서 클라우저(Clauser)에 의해 수행되었는데, 그는 원자 전이에서 생성된 광자 쌍의 극성 사이의 상관관계를 측정했습니다. 그는 벨의 부등식을 위반했음을 보여주었습니다. 이는 광자 쌍이 얽혀 있음을 의미합니다.
그러나 이 실험에는 몇 가지 단점이나 "허점"이 있어 결론이 나지 않았습니다. 예를 들어, 감지된 광자가 소스에서 방출된 모든 광자의 공정한 샘플이 아닐 가능성이 있습니다. 이것이 감지 허점입니다. 독립적인 것으로 생각되는 실험의 일부 측면이 어떻게든 인과적으로 연결되었을 가능성도 있습니다. 이것이 바로 지역성의 허점입니다.
1982년 후인 XNUMX년 프랑스 Orsay에 있는 Université Paris-Sud의 Aspect와 동료들은 XNUMX채널 감지 체계를 사용하여 Clauser의 실험을 개선했습니다. 이를 통해 감지된 광자에 대한 가정을 피했습니다. 그들은 또한 측정 중에 편광 필터의 방향을 변경했습니다. 이번에도 그들은 벨의 부등식을 위반했다는 사실을 발견했습니다.
세 번째 허점
지역적 허점은 1998년 오스트리아 인스부르크 대학의 Zeilinger와 동료들에 의해 폐쇄되었습니다. 그들은 두 개의 완전히 독립적인 양자 난수 생성기를 사용하여 광자 측정 방향을 설정했습니다. 그 결과, 각 광자의 편광이 측정되는 방향은 마지막 순간에 결정되어 광자가 등록되기 전에는 빛의 속도보다 느리게 이동하는 신호가 반대쪽으로 정보를 전달할 수 없게 되었습니다.
세 가지 실험은 양자역학의 근본적인 예측을 확인했을 뿐만 아니라 현대 양자 기술 발전의 토대를 마련했습니다.
수상이 발표된 기자회견에서 차일링거는 노벨위원회로부터 전화를 받고 “매우 놀랐다”고 말했다. “이 상은 젊은이들에게 격려가 되는 상이며, 수년 동안 나와 함께 일한 100명 이상의 젊은이들이 없었다면 이 상은 불가능했을 것입니다. 나 혼자서는 이것을 달성할 수 없었을 것이다.”
Zeilinger는 또한 이 상이 젊은 연구자들을 격려하기를 희망한다고 말했습니다.
“젊은이들에게 제가 드리고 싶은 조언은 자신이 흥미롭다고 생각하는 일을 하고 가능한 적용에 너무 관심을 두지 말라는 것입니다. 반면에, 이러한 인식은 가능한 응용 프로그램의 향후 개발에 매우 중요합니다. 앞으로 10~20년 뒤에는 어떤 모습을 보게 될지 궁금하다”고 말했다.
엄청난 영향
쉴라 로완,를 출판하는 물리학 연구소 회장 물리 세계, 세 사람의 "합당한" 인정을 축하했습니다. "이것은 우리 주변 세계를 이해하는 데 도움이 되고 오늘날 감지 및 통신을 위한 고도로 새로운 기술에 사용하기 위해 탐구되고 있는 근본적인 수준에서 지속적이고 심오한 영향을 미치는 물리학 분야입니다."라고 그녀는 덧붙였습니다.
양자 물리학자 아르투르 에케르트 옥스퍼드 대학의 한 교수는 올해 노벨상을 수상한 분야와 세 사람을 보게 돼 기쁘지만 불평등을 공식화한 존 벨이 자신의 업적을 인정받지 못해 아쉽다고 덧붙였습니다. 1990년에 사망했으며 노벨상은 사후에 수여되지 않습니다.
Ekert는 양자 암호화의 출현이 Bell 불평등 실험을 한계까지 밀어붙이는 추가적인 동기를 제공했다고 덧붙였습니다. "과학적 관점의 기초에서 볼 때 벨 불평등 실험은 단순히 수행되어야만 했다고 생각합니다. 벨 불평등 실험은 특정 세계관을 반박하므로 중요합니다."라고 Ekert는 덧붙입니다. “그런 실험에서 모든 허점을 고치는 것은 또 다른 이야기입니다. 벨 부등식을 사용하여 도청을 감지하려면 허점을 막아야 하는 것처럼 이는 양자 암호화 관점에서 더 중요할 것입니다.”
실제로 Aspect, Clauser 및 Zeilinger의 작업을 실제 응용에 활용하려는 사람들로부터도 축하를 받았습니다. 공동 성명에서 양자 기술 회사의 Ilyas Khan과 Tony Uttley 최고 경영자는 각각 양자, 그들은 발표에 매우 기뻐했다고 말했습니다.
"양자 정보 시스템의 힘에 대한 이러한 인식은 여러 면에서 시의적절하지만, 무엇보다도 실험적 발전이 우리가 착수하고 있는 양자 기술 혁명을 뒷받침한다는 사실을 훌륭하게 인정한 것입니다."
과학 속의 삶
Aspect는 15년 1947월 1969일 프랑스 아쟁에서 태어났습니다. 그는 1983년에 물리학 프랑스어 국가 시험인 "agrégation"에 합격했고 XNUMX년 후 Université d'Orsay에서 석사 학위를 받았습니다. 그런 다음 그는 오르세에서 박사 학위를 취득하여 벨의 부등식에 대한 실험적 테스트를 진행했으며 XNUMX년에 완료했습니다.
Aspect가 박사 학위를 취득하는 동안 개최한 Ecole Normale Supérieure de Cachan에서 강의를 마친 후 1985년에 그는 파리의 Collège de France에서 근무했습니다. 1992년에 그는 Université Paris-Saclay의 Laboratoire Charles Fabry de l'Optique 연구소로 옮겼습니다.
Clauser는 1년 1942월 1964일 캘리포니아주 패서디나에서 태어났습니다. 그는 1969년에 캘리포니아 공과대학에서 물리학 학사 학위를 받았으며 XNUMX년 후에 물리학 석사 학위를 받았습니다. XNUMX년에 그는 컬럼비아 대학교에서 물리학 박사 학위를 받았습니다.
Clauser는 1969년부터 1975년까지 로렌스 버클리 국립 연구소의 연구원으로 근무했으며, 1975년부터 1986년까지 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 근무했습니다. 미국 회사인 Science Application International Corporation에서 선임 과학자로 근무한 후 1990년에 캘리포니아 대학교 버클리로 옮겨 1997년까지 연구 및 컨설팅 회사인 JF Clauser & Associates에 집중했습니다.
Anton Zeilinger: 양자 개척자
Zeilinger는 20년 1945월 1963일 오스트리아의 Ried im Innkreis에서 태어났습니다. 1971년에 그는 비엔나 대학교에서 물리학과 수학을 공부하기 시작했고 1983년에 원자 물리학 박사 학위를 취득했습니다. 그 후 그는 XNUMX년까지 비엔나에 있는 원자 연구소에서 근무한 후 비엔나 공과 대학으로 진학했습니다.
1990년 차일링거는 인스브루크 대학으로 옮겼고 1999년 비엔나 대학에서 근무했으며 2004년부터 2013년까지 비엔나에 있는 양자 광학 및 양자 정보 연구소의 소장을 역임했습니다. 2013년에는 오스트리아 아카데미 회장을 역임했습니다. 그는 올해까지 과학 분야의 직책을 맡았습니다.
