Alain Aspect, John Clauser และ Anton Zeilinger ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2022 ทั้งสามคนชนะ "จากการทดลองกับโฟตอนที่พันกัน สร้างการละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของ Bell และเป็นผู้บุกเบิกวิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัม"
รางวัลจะนำเสนอในกรุงสตอกโฮล์มในเดือนธันวาคม และมีมูลค่า 10 ล้านโครนา ($900,000) มันจะถูกแบ่งปันอย่างเท่าเทียมกันระหว่างผู้ชนะ
ผู้ได้รับรางวัลทั้งสามทำงานอย่างอิสระและทำการทดลองที่สำคัญซึ่งสร้างคุณสมบัติควอนตัมของการพัวพัน นี่เป็นผลที่น่าสงสัยโดยที่อนุภาคตั้งแต่สองอนุภาคขึ้นไปแสดงความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นกว่าที่เป็นไปได้ในฟิสิกส์คลาสสิก สิ่งกีดขวางมีบทบาทสำคัญในควอนตัมคอมพิวเตอร์ ซึ่งโดยหลักการแล้วอาจมีประสิทธิภาพเหนือกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปในบางงาน
ความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์
การทดลองทั้งสามวัดการละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของ Bell ซึ่งจำกัดความสัมพันธ์ที่สามารถสังเกตได้ในระบบดั้งเดิม การละเมิดดังกล่าวเป็นการคาดการณ์ที่สำคัญของทฤษฎีควอนตัม
การทดลองครั้งแรกทำในปี 1972 ที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียที่เบิร์กลีย์โดยคลอเซอร์ ซึ่งวัดความสัมพันธ์ระหว่างโพลาไรเซชันของโฟตอนคู่ที่ถูกสร้างขึ้นจากการเปลี่ยนผ่านของอะตอม เขาแสดงให้เห็นว่าความไม่เท่าเทียมกันของ Bell ถูกละเมิด ซึ่งหมายความว่าคู่โฟตอนจะพันกัน
อย่างไรก็ตาม มีข้อบกพร่องหรือ "ช่องโหว่" หลายประการในการทดลองนี้ ทำให้ไม่สามารถสรุปผลได้ เป็นไปได้ เช่น โฟตอนที่ตรวจพบนั้นไม่ใช่ตัวอย่างที่ยุติธรรมของโฟตอนทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากแหล่งที่มา ซึ่งเป็นช่องโหว่ในการตรวจจับ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าบางแง่มุมของการทดลองที่คิดว่าเป็นอิสระนั้นมีความเกี่ยวข้องกันทางสาเหตุ ซึ่งก็คือช่องโหว่ของพื้นที่
1982 ปีต่อมา ในปี XNUMX Aspect และเพื่อนร่วมงานที่ Université Paris-Sud ในเมือง Orsay ประเทศฝรั่งเศส ได้ปรับปรุงการทดลองของ Clauser โดยใช้แผนการตรวจจับแบบสองช่องสัญญาณ สิ่งนี้หลีกเลี่ยงการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับโฟตอนที่ตรวจพบ พวกเขายังเปลี่ยนการวางแนวของฟิลเตอร์โพลาไรซ์ระหว่างการวัด พวกเขาพบว่าความไม่เท่าเทียมของเบลล์ถูกละเมิดอีกครั้ง
ช่องโหว่ที่สาม
ช่องโหว่ดังกล่าวถูกปิดลงในปี 1998 โดย Zeilinger และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัย Innsbruck ในออสเตรีย พวกเขาใช้เครื่องกำเนิดตัวเลขสุ่มควอนตัมสองตัวที่เป็นอิสระอย่างเต็มที่เพื่อกำหนดทิศทางของการวัดโฟตอน ผลที่ได้คือ ทิศทางการวัดโพลาไรเซชันของโฟตอนแต่ละรายการจะถูกตัดสินใจในชั่วพริบตาสุดท้าย เพื่อไม่ให้สัญญาณใดเดินทางช้ากว่าความเร็วแสงจะสามารถถ่ายโอนข้อมูลไปยังอีกด้านหนึ่งได้ก่อนที่โฟตอนนั้นจะถูกลงทะเบียน
นอกจากการยืนยันการทำนายพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมแล้ว การทดลองทั้ง XNUMX ครั้งยังเป็นรากฐานสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมสมัยใหม่อีกด้วย
ในการแถลงข่าวเมื่อมีการประกาศรางวัล Zeilinger กล่าวว่าเขา "ประหลาดใจมาก" ที่ได้รับโทรศัพท์จากคณะกรรมการโนเบล “รางวัลนี้เป็นการให้กำลังใจแก่เยาวชน และรางวัลนี้จะเกิดขึ้นไม่ได้เลยหากปราศจากเยาวชนมากกว่า 100 คนที่ทำงานร่วมกับฉันตลอดหลายปีที่ผ่านมา ฉันคนเดียวไม่สามารถทำสิ่งนี้ให้สำเร็จได้”
Zeilinger ยังกล่าวอีกว่าเขาหวังว่ารางวัลนี้จะช่วยสนับสนุนนักวิจัยรุ่นเยาว์
“คำแนะนำของฉันสำหรับคนหนุ่มสาวคือทำในสิ่งที่คุณสนใจและอย่าสนใจมากเกินไปเกี่ยวกับแอปพลิเคชันที่เป็นไปได้ ในทางกลับกัน การยอมรับนี้มีความสำคัญมากสำหรับการพัฒนาแอปพลิเคชันที่เป็นไปได้ในอนาคต ฉันอยากรู้ว่าเราจะได้เห็นอะไรในอีก 10-20 ปีข้างหน้า”
ผลกระทบที่ลึกซึ้ง
ชีล่า โรวันอธิการบดีสถาบันฟิสิกส์ซึ่งจัดพิมพ์ โลกฟิสิกส์แสดงความยินดีกับทั้งสามคนที่ได้รับการยอมรับว่า "สมควรได้รับ" “นี่เป็นสาขาของฟิสิกส์ที่มีผลกระทบอย่างต่อเนื่องและลึกซึ้งในระดับพื้นฐานที่จะช่วยให้เข้าใจโลกรอบตัวเราและกำลังสำรวจเพื่อใช้ในเทคโนโลยีที่แปลกใหม่สำหรับการรับความรู้สึกและการสื่อสารในปัจจุบัน” เธอกล่าวเสริม
นักฟิสิกส์ควอนตัม Artur Ekertker จากมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดกล่าวว่า แม้เขาจะ “มีความสุข” ที่ได้เห็นสนามและทั้งสามคนได้รับรางวัลโนเบลประจำปีนี้ แต่เขาเสริมว่า “น่าเสียดาย” ที่จอห์น เบลล์ ผู้กำหนดความไม่เท่าเทียมพลาดไป เนื่องจากเขา เสียชีวิตในปี 1990 และไม่ได้รับรางวัลโนเบลหลังเสียชีวิต
Ekert เสริมว่าการถือกำเนิดของการเข้ารหัสแบบควอนตัมได้ให้แรงจูงใจเพิ่มเติมในการผลักดันการทดลองความไม่เท่าเทียมกันของ Bell ให้ถึงขีดจำกัด “จากรากฐานของมุมมองทางวิทยาศาสตร์ ฉันคิดว่าการทดลองความไม่เท่าเทียมกันของ Bell จำเป็นต้องทำ — การทดลองเหล่านี้หักล้างมุมมองของโลกบางอย่าง ดังนั้นการทดลองเหล่านี้จึงมีความสำคัญ” เอเคิร์ตกล่าวเสริม “การแก้ไขช่องโหว่ทั้งหมดในการทดลองดังกล่าวเป็นอีกเรื่องหนึ่ง นี่อาจมีความสำคัญมากกว่าสำหรับมุมมองการเข้ารหัสควอนตัม ราวกับว่าเราต้องการใช้อสมการ Bell เพื่อตรวจจับการดักฟัง เราต้องปิดช่องโหว่”
ขอแสดงความยินดีจากผู้ที่พยายามใช้งาน Aspect, Clauser และ Zeilinger สำหรับการใช้งานจริง ในแถลงการณ์ร่วม Ilyas Khan และ Tony Uttley ประธานเจ้าหน้าที่บริหารและประธานบริษัทเทคโนโลยีควอนตัมตามลำดับ ควอนตินัมสังเกตว่าพวกเขาตื่นเต้นมาก” โดยการประกาศ
“การรับรู้ถึงพลังของระบบข้อมูลควอนตัมเป็นสิ่งที่ทันเวลาในหลาย ๆ ด้าน แต่เหนือสิ่งอื่นใดคือการยอมรับที่ยอดเยี่ยมของข้อเท็จจริงที่ว่าความก้าวหน้าในการทดลองเป็นรากฐานของการปฏิวัติเทคโนโลยีควอนตัมที่เรากำลังดำเนินการอยู่”
ชีวิตในวิทยาศาสตร์
Aspect เกิดที่เมืองอาแฌ็ง ประเทศฝรั่งเศส เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน พ.ศ. 1947 เขาสอบผ่าน "การรวมตัว" ซึ่งเป็นการสอบภาษาฝรั่งเศสแห่งชาติในวิชาฟิสิกส์ในปี พ.ศ. 1969 และได้รับปริญญาโทจาก Université d'Orsay ในสองปีต่อมา จากนั้นเขาเริ่มต้นปริญญาเอกที่ Orsay โดยทำงานเกี่ยวกับการทดสอบความไม่เท่าเทียมกันของ Bell ซึ่งเขาสำเร็จในปี 1983
หลังจากเป็นอาจารย์ที่ Ecole Normale Supérieure de Cachan ซึ่ง Aspect จัดขึ้นในขณะที่เขากำลังศึกษาระดับปริญญาเอก ในปี 1985 เขาทำงานที่ Collège de France ในปารีส ในปี 1992 เขาย้ายไปที่ Laboratoire Charles Fabry de l‟Institut d'Optique ที่ Université Paris-Saclay
คลอเซอร์เกิดที่เมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย เมื่อวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 1942 เขาได้รับปริญญาตรีสาขาฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียในปี พ.ศ. 1964 และปริญญาโทสาขาฟิสิกส์ในอีกสองปีต่อมา ในปี 1969 เขาได้รับปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย
ตั้งแต่ปี 1969 ถึง 1975 Clauser เป็นนักวิจัยที่ Lawrence Berkeley National Laboratory และตั้งแต่ปี 1975 ถึง 1986 ทำงานที่ Lawrence Livermore National Laboratory หลังจากหยุดงานในตำแหน่งนักวิทยาศาสตร์อาวุโสที่บริษัท Science Applications International Corporation ของสหรัฐฯ ในปี 1990 เขาย้ายไปที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ จนกระทั่งปี 1997 ที่ซึ่งเขาได้มุ่งความสนใจไปที่บริษัทวิจัยและที่ปรึกษา JF Clauser & Associates
Anton Zeilinger: ผู้บุกเบิกควอนตัม
Zeilinger เกิดที่เมือง Ried im Innkreis ประเทศออสเตรีย เมื่อวันที่ 20 พฤษภาคม พ.ศ. 1945 ในปี พ.ศ. 1963 เขาเริ่มเรียนวิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเวียนนา และสำเร็จปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์อะตอมในปี พ.ศ. 1971 จากนั้นเขาทำงานที่สถาบันปรมาณูในกรุงเวียนนาจนถึงปี พ.ศ. 1983 ก่อนที่จะมุ่งหน้าไปยังมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งเวียนนา
ในปี 1990 Zeilinger ย้ายไปที่ University of Innsbruck และในปี 1999 ทำงานที่มหาวิทยาลัยเวียนนา ซึ่งเขาได้เป็นผู้อำนวยการสถาบัน Quantum Optics and Quantum Information ในเวียนนาตั้งแต่ปี 2004 ถึง 2013 ในปี 2013 เขาดำรงตำแหน่งประธานของ Austrian Academy สาขาวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่เขาดำรงตำแหน่งจนถึงปีนี้
