Tre forskere vant i fellesskap årets Nobelpris i fysikk Tirsdag for å bevise at bittesmå partikler kunne beholde en forbindelse med hverandre selv når de er adskilt, et fenomen som en gang var i tvil, men som nå utforskes for potensielle virkelige applikasjoner som kryptering av informasjon.
Franskmannen Alain Aspect, amerikaner John F. Clauser og østerrikske Anton Zeilinger ble sitert av Royal Swedish Academy of Sciences for eksperimenter som beviste at det "helt gale" feltet med kvanteforviklinger er altfor ekte. De demonstrerte at usynlige partikler, som fotoner, kan kobles sammen, eller "vikles inn" med hverandre selv når de er adskilt med store avstander.
Kvantedatabehandling er en enda større trussel enn kunstig intelligens – her er grunnen
Det hele går tilbake til et trekk ved universet som til og med forvirret Albert Einstein og forbinder materie og lys på en sammenfiltret, kaotisk måte.
Biter av informasjon eller materie som pleide å være ved siden av hverandre selv om de nå er separert har en forbindelse eller et forhold - noe som kan tenkes å hjelpe til med å kryptere informasjon eller til og med teleportere. En kinesisk satellitt demonstrerer nå dette og potensielt lynraske kvantedatamaskiner, fortsatt på det lille og ikke helt nyttige stadiet, stoler også på denne sammenfiltringen. Andre håper til og med å bruke den i superledende materiale.
IBM avduker veikart for utvikling av kvantedrevne superdatamaskiner
"Det er så rart," sa Aspect om forviklinger i en telefonsamtale med Nobelkomiteen. "Jeg aksepterer i mine mentale bilder noe som er helt sprøtt."
Likevel viste trioens eksperimenter at det skjer i det virkelige liv.
"Hvorfor dette skjer, jeg har ikke det tåkeste," Clauser fortalte Associated Press under et Zoom-intervju der han fikk den offisielle samtalen fra Svenska Akademien flere timer etter at venner og media informerte ham om prisen. "Jeg har ingen forståelse av hvordan det fungerer, men sammenfiltring ser ut til å være veldig ekte."
NCSU-forskning kan bety raskere mikrobrikker, kvantedatabehandlingsapplikasjoner
Hans medvinnere sa også at de ikke kan forklare hvordan og hvorfor bak denne effekten. Men hver av dem gjorde stadig mer intrikate eksperimenter som beviser at det bare er det.
Clauser, 79, ble tildelt prisen for et eksperiment fra 1972, brosteinsbelagt med renset utstyr, som bidro til å avgjøre en berømt debatt om kvantemekanikk mellom Einstein og den kjente fysikeren Niels Bohr. Einstein beskrev "en skummel handling på avstand" som han trodde til slutt ville bli motbevist.
«Jeg satset på Einstein» Clauser sa. "Men dessverre tok jeg feil og Einstein tok feil og Bohr hadde rett."
Aspect sa at Einstein kan ha tatt teknisk feil, men fortjener stor ære for å reise det riktige spørsmålet som førte til eksperimenter som beviste kvanteforviklinger.
"De fleste vil anta at naturen er laget av ting fordelt over rom og tid," sa Clauser, som mens han var elev på videregående på 1950-tallet bygde et videospill på en datamaskin med vakuumrør. "Og det ser ikke ut til å være tilfelle."
Det arbeidet viser er at "deler av universet - selv de som er i store avstander fra hverandre - er koblet sammen," sa Johns Hopkins-fysiker N. Peter Armitage. «Dette er noe sånt lite intuitivt og noe så i strid med hvordan vi føler at verden 'burde' være.»
Dette vanskelige å forstå feltet startet med tankeeksperimenter. Men det som på en måte er filosofiske grublerier om universet, gir også håp om sikrere og raskere datamaskiner, alle basert på sammenfiltrede fotoner og materie som fortsatt samhandler uansett hvor langt de er.
"Med mine første eksperimenter ble jeg noen ganger spurt av pressen hva de var gode for," Zeilinger, 77, fortalte journalister i Wien. "Og jeg sa med stolthet: 'Det er godt for ingenting. Jeg gjør dette rent av nysgjerrighet.'
Kvantedatabehandling, halvledere kan dra nytte av ny "doping" NCSU-forskning
I kvanteforviklinger lar det å etablere felles informasjon mellom to fotoner som ikke er i nærheten av hverandre "vi gjøre ting som hemmelig kommunikasjon, på måter som ikke var mulig å gjøre før," sa David Haviland, leder av Nobelkomiteen for fysikk.
Kvanteinformasjon "har brede og potensielle implikasjoner på områder som sikker informasjonsoverføring, kvantedatabehandling og sanseteknologi," sa Eva Olsson, medlem av Nobelkomiteen. "Dens spådommer har åpnet dører til en annen verden, og det har også rystet selve grunnlaget for hvordan vi tolker målinger."
Den typen sikker kommunikasjon som brukes av Kinas Micius satellitt - så vel som av noen banker - er en "suksesshistorie om kvanteforviklinger," sa Harun Siljak ved Trinity College Dublin. Ved å bruke en sammenfiltret partikkel for å lage en krypteringsnøkkel, sikrer det at bare personen med den andre sammenfiltrede partikkelen kan dekode meldingen og "hemmeligheten som deles mellom disse to sidene er en skikkelig hemmelighet," Siljak sa.
Duke Quantum Center åpner offisielt, og tilbyr en titt på databehandlingens fremtid
Mens kvanteforviklinger er "utrolig kul" sikkerhetsteknolog Bruce Schneier, som underviser ved Harvard, sa at det styrker en allerede sikker del av informasjonsteknologien der andre områder, inkludert menneskelige faktorer og programvare, er mer et problem. Han liknet det med å installere en sidedør med 25 låser på et ellers usikkert hus.
På en pressekonferanse sa Aspect at virkelige applikasjoner som satellitten var "fantastiske".
"Jeg tror vi har fremgang mot kvanteberegning. Jeg vil ikke si at vi er i nærheten, sa den 75 år gamle fysikeren. «Jeg vet ikke om jeg vil se det i livet mitt. Men jeg er en gammel mann."
Snakker på telefon til en pressekonferanse etter kunngjøringen, Universitetet i Wien-basert Zeilinger sa at han "fortsatt var litt sjokkert" over å høre at han hadde mottatt prisen.
Clauser, Aspekt og Zeilinger har vært i Nobels spekulasjoner i mer enn et tiår. I 2010 vant de Ulveprisen i Israel, sett på som en mulig forløper til Nobel.
Nobelkomiteen sa Clauser utviklet kvanteteorier først fremsatt på 1960-tallet til et praktisk eksperiment. Aspect var i stand til å lukke et smutthull i disse teoriene, mens Zeilinger demonstrert et fenomen kalt kvanteteleportering som effektivt lar informasjon overføres over avstander.
Kvantegjennombrudd? Duke, IonQ oppfinner betyr å akselerere "nøkkelkvanteteknikker"
"Ved å bruke entanglement kan du overføre all informasjon som bæres av et objekt over til et annet sted hvor objektet så å si er rekonstituert." Zeilinger sa. Han la til at dette bare fungerer for bittesmå partikler.
"Det er ikke som i Star Trek-filmene (hvor man er) å transportere noe, absolutt ikke personen, over et stykke," sa han.
En uke med Nobelpris-kunngjøringer startet mandag med svensk vitenskapsmann Svante Paabo mottar prisen i medisin mandag for å låse opp hemmeligheter til neandertaler-DNA som ga nøkkelinnsikt i immunsystemet vårt.
Kjemi er på onsdag og litteratur på torsdag. Nobels fredspris offentliggjøres fredag og økonomiprisen 10. oktober.
Prisene har en pengepremie på 10 millioner svenske kroner (nesten $900,000 10) og deles ut 1895. desember. Pengene kommer fra et legat etterlatt av prisens skaper, den svenske dynamittoppfinneren Alfred Nobel, som døde i XNUMX.
___
Jordans rapportert fra Berlin, Borenstein fra Kensington, Maryland, og Burakoff fra New York. David Keyton i Stockholm og Masha Macpherson inn Palaiseau, Frankrike, bidro.
