Tre forskare vann gemensamt årets Nobelpriset i fysik Tisdag för att bevisa att små partiklar kan behålla en koppling med varandra även när de är åtskilda, ett fenomen som en gång tvivlade på men som nu utforskas för potentiella verkliga tillämpningar som kryptering av information.
Fransmannen Alain Aspect, amerikan John F. Clauser och österrikiske Anton Zeilinger citerades av Kungliga Vetenskapsakademien för experiment som bevisade att det "helt galna" området med kvantförvecklingar är alltför verkligt. De visade att osynliga partiklar, som fotoner, kan länkas eller "trasslas in" med varandra även när de är åtskilda av stora avstånd.
Quantum computing är ett ännu större hot än artificiell intelligens – här är anledningen
Allt går tillbaka till ett särdrag i universum som till och med förbryllade Albert Einstein och förbinder materia och ljus på ett trassligt, kaotiskt sätt.
Bitar av information eller materia som tidigare låg bredvid varandra trots att de nu är separerade har en koppling eller relation - något som kan tänkas hjälpa till att kryptera information eller till och med teleportera. En kinesisk satellit demonstrerar nu detta och potentiellt blixtsnabba kvantdatorer, fortfarande på det lilla och inte riktigt användbara stadiet, förlitar sig också på denna förveckling. Andra hoppas till och med kunna använda den i supraledande material.
IBM presenterar en färdplan för utveckling av kvantdrivna superdatorer
"Det är så konstigt," sa Aspect om förveckling i ett telefonsamtal med Nobelkommittén. "Jag accepterar i mina mentala bilder något som är helt galet."
Ändå visade trions experiment att det händer i verkligheten.
"Varför detta händer, jag har inte den dimmigaste" Clauser berättade för Associated Press under en Zoom-intervju där han fick det officiella samtalet från Svenska Akademien flera timmar efter att vänner och media informerat honom om hans pris. "Jag har ingen förståelse för hur det fungerar men intrassling verkar vara väldigt verklig."
NCSU-forskning kan innebära snabbare mikrochips, kvantberäkningstillämpningar
Hans andra vinnare sa också att de inte kan förklara hur och varför bakom denna effekt. Men var och en gjorde allt mer intrikata experiment som bevisar att det bara är det.
Clauser, 79, tilldelades sitt pris för ett experiment 1972, kullerstensat med rensad utrustning, som hjälpte till att lösa en berömd debatt om kvantmekanik mellan Einstein och den berömda fysikern Niels Bohr. Einstein beskrev "en spöklik handling på avstånd" som han trodde så småningom skulle motbevisas.
"Jag satsade på Einstein," Clauser sa. "Men tyvärr hade jag fel och Einstein hade fel och Bohr hade rätt."
Aspect sa att Einstein kan ha haft tekniskt fel, men förtjänar stor beröm för att ha ställt den rätta frågan som ledde till experiment som bevisade kvantintrassling.
"De flesta skulle anta att naturen är gjord av saker fördelade över rum och tid," sa Clauser, som medan han var gymnasieelev på 1950-talet byggde ett videospel på en vakuumrördator. "Och det verkar inte vara fallet."
Vad arbetet visar är att "delar av universum - även de på stora avstånd från varandra - är sammankopplade", sa Johns Hopkins fysiker N. Peter Armitage. "Det här är något så ointuitivt och något så motstridigt med hur vi känner att världen "borde" vara."
Detta svårbegripliga fält började med tankeexperiment. Men vad som i en mening är filosofiska funderingar om universum rymmer också hopp om säkrare och snabbare datorer, alla baserade på intrasslade fotoner och materia som fortfarande interagerar oavsett hur långt det är.
"Med mina första experiment blev jag ibland tillfrågad av pressen vad de var bra för," Zeilinger, 77, berättade för reportrar i Wien. "Och jag sa med stolthet: 'Det är bra för ingenting. Jag gör det här av ren nyfikenhet.'”
Kvantberäkningar, halvledare kan dra nytta av ny "dopande" NCSU-forskning
När det gäller kvantintrassling gör att upprättandet av gemensam information mellan två fotoner som inte är nära varandra "låter oss göra saker som hemlig kommunikation, på sätt som inte var möjliga att göra tidigare", sa David Haviland, ordförande för Nobelkommittén för fysik.
Kvantinformation "har breda och potentiella implikationer inom områden som säker informationsöverföring, kvantberäkning och avkänningsteknik", säger Eva Olsson, medlem av Nobelkommittén. "Dess förutsägelser har öppnat dörrar till en annan värld, och det har också skakat själva grunden för hur vi tolkar mätningar."
Den typ av säker kommunikation som används av Kinas Möss satellit - såväl som av vissa banker - är en "framgångssaga av kvantintrassling", sa Harun Siljak från Trinity College Dublin. Genom att använda en intrasslad partikel för att skapa en krypteringsnyckel säkerställer det att endast personen med den andra intrasslade partikeln kan avkoda meddelandet och "hemligheten som delas mellan dessa två sidor är en riktig hemlighet." Siljak sa.
Duke Quantum Center öppnar officiellt och erbjuder en titt på datorns framtid
Medan quantum intrassling är "otroligt cool" säkerhetsteknolog Bruce Schneier, som undervisar vid Harvard, sa att det stärker en redan säker del av informationsteknologin där andra områden, inklusive mänskliga faktorer och mjukvara är mer av ett problem. Han liknade det vid att installera en sidodörr med 25 lås på ett annars osäkert hus.
På en presskonferens sa Aspect att verkliga applikationer som satelliten var "fantastiska".
"Jag tror att vi har gjort framsteg mot kvantberäkning. Jag skulle inte säga att vi är nära”, sa den 75-årige fysikern. "Jag vet inte om jag kommer att se det i mitt liv. Men jag är en gammal man."
Talar i telefon till en presskonferens efter tillkännagivandet, universitetet i Wien-baserade Zeilinger sa att han "fortfarande var lite chockad" över att höra att han hade fått priset.
Clauser, Aspekt och Zeilinger har figurerat i Nobels spekulationer i mer än ett decennium. 2010 vann de Vargpriset i Israel, ses som en möjlig föregångare till Nobelpriset.
Det sa Nobelkommittén Clauser utvecklade kvantteorier som först lades fram på 1960-talet till ett praktiskt experiment. Aspect kunde täppa till ett kryphål i dessa teorier, medan Zeilinger demonstrerade ett fenomen som kallas kvantteleportation som effektivt tillåter information att överföras över avstånd.
Kvantgenombrott? Duke, IonQ uppfinner betyder att accelerera "nyckelkvanttekniker"
"Med hjälp av entanglement kan du överföra all information som bärs av ett föremål till någon annan plats där föremålet så att säga är rekonstituerat." Zeilinger sa. Han tillade att detta bara fungerar för små partiklar.
"Det är inte som i Star Trek-filmerna (där man är) att transportera något, absolut inte personen, över en bit", sa han.
En vecka med tillkännagivanden av Nobelpriset inleddes i måndags med svensk vetenskapsman Svante Paabo tar emot priset i medicin måndag för att ha låst upp hemligheter av neandertal-DNA som gav viktiga insikter i vårt immunsystem.
RTP quantum computing startup Atom samlar in $60M, riktar sig mot molnet med ny maskin
Kemi är på onsdag och litteratur på torsdag. Nobels fredspris tillkännages på fredag och ekonomipriset den 10 oktober.
Priserna har en kontant utmärkelse på 10 miljoner svenska kronor (närmare 900,000 10 $) och delas ut den 1895 december. Pengarna kommer från ett legat som efterlämnats av prisets skapare, svenske dynamituppfinnaren Alfred Nobel, som dog XNUMX.
___
Jordans rapporterade från Berlin, Borenstein från Kensington, Maryland och Burakoff från New York. David Keyton i Stockholm och Masha Macpherson in Palaiseau, Frankrike, bidragit.
