Trzej naukowcy, którzy są ekspertami w dziedzinie technologii kwantowej, zdobyli dziś Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2022 r.: Francuz Alain Aspect, Amerykanin John Clauser i Austriak Anton Zeilingier.
Nie po raz pierwszy Królewska Szwedzka Akademia Nauk przyznała wspólną nagrodę, ale ten konkretny przypadek jest dość ciekawy, ponieważ zwycięzcy współpracują ze sobą od ponad dekady.
W 2010 roku zdobyli Nagrodę Wolfa w Izraelu i od tego czasu zostali wymienieni jako potencjalni kandydaci do Nagrody Nobla za badania nad potęgą mechaniki kwantowej.
Ale to, co dało im tę zasłużoną nagrodę, to ich najnowsza praca nad informacją kwantową, według Instytutu Karolinska w Sztokholmie. Dzieje się tak, ponieważ ta rozwijająca się nauka ma ważne zastosowania w dziedzinie szyfrowania i komunikacji.
Ci trzej naukowcy utorowali drogę nowym technologiom
Kredyty: WradioClauser, Aspect i Zeilinger odkryli, w jaki sposób cząstki znane jako fotony mogą się wiązać nawet w przypadku oddzielenia ich na duże odległości.
Jest to znane jako „stan uwikłania” i sugeruje, że to, co stanie się z jedną z cząstek, determinuje to, co stanie się z drugą. Dlatego, jeśli ktoś mierzy właściwość cząstki, może natychmiast określić równoważny wynik jej splątania.
Clauser jako pierwszy zbadał to zjawisko. Zgodnie z matematyczną teorią nierówności, opracowaną przez Johna Stewarta Bella w 1960 roku, ten fizyk kwantowy wykazał, że cząstki splątanej pary są skorelowane i nie mają ukrytych zmiennych, jak sądził Bell.
Później Alain Aspect dołączył do śledztwa, aby pomóc Johnowi Clauserowi wyjaśnić pewne wątpliwości dotyczące ich korelacji. Ten fizyk kwantowy opracował konfigurację tych cząstek poprzez długą serię eksperymentów, a nawet był w stanie skierować fotony w stronę dwóch filtrów, które zostały umieszczone pod różnymi kątami w odległości sześciu metrów.
I na koniec Anton Zeilinger zaczął eksperymentować z tymi badaniami jako podstawą. On i jego grupa badaczy zaczęli używać splątanych stanów kwantowych. Dzięki temu odkryli zjawisko zwane “teleportacją kwantową”, która umożliwia przeniesienie stanu kwantowego cząstki na inną odległą. Oznacza to, że kontroluj cząstki kwantowe bez względu na to, jak daleko się znajdują.
Tak więc ci trzej naukowcy ze swoimi wspólnymi badaniami opracowali sistema cząstek zasługujących na Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
Jakie zastosowania będą miały badania zdobywców Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki?
System mechaniki kwantowej / Kredyty: DegitChociaż fizycy często mierzą się z problemami, które wydają się dalekie od codziennych trosk, to badania nad informacją kwantową będą miały wiele praktycznych zastosowań w przyszłości.
Splątane stany kwantowe mogą znacznie szybciej i bezpieczniej przechowywać, przesyłać i przetwarzać informacje. Obecnie istnieją komputery kwantowe i szyfrowane sieci komunikacyjne, które wykorzystują teleportację kwantową do wysyłania lub przetwarzania informacji. Jednak ta wschodząca nauka wciąż wymaga udoskonalenia.
Jeśli cząstki splątanej pary spotkają się z trzecią, zostają ponownie połączone, tworząc nowy stan, który może spowodować utratę niektórych informacji.
Dlatego wszystkie badania naukowe, które pomagają to poprawić sistema kwant jest mile widziany. Zwłaszcza jeśli przynosi to nowe rzeczy, takie jak maksymalna odległość fotonów, które mogą być przesyłane przez światłowód, zanim zostaną pochłonięte lub stracą swoje właściwości.
„Możliwość manipulowania i zarządzania stanami kwantowymi oraz wszystkimi ich warstwami właściwości daje nam dostęp do narzędzi o nieoczekiwanym potencjale. Pierwsza rewolucja kwantowa dała nam tranzystory i lasery, ale teraz wkraczamy w nową erę”.
Instytut Karoliński
W ubiegłym roku trzech innych naukowców zdobyło Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki: Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann i Giorgio Parisi. Ale jego praca była nastawiona na przewidywanie zmian klimatycznych, więc mechanika kwantowa nie poczyniła żadnych postępów w 2021 roku.
Być może to nowe uznanie zachęci do dalszych badań w tej rozwijającej się dziedzinie w nadchodzących latach.
Laureaci Nagród Nobla w dziedzinie chemii, literatury i ekonomii również zostaną ogłoszeni wkrótce, więc z pewnością w tym tygodniu zobaczymy więcej przełomowych badań.
Bibliografia:
Trzech naukowców dzieli Nagrodę Nobla z fizyki za pracę w mechanice kwantowej https://phys.org/news/2022-10-naukowcy-nagroda-nobla-fizyka-kwant.html
Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki dla pionierów kwantowych technologii informacyjnych https://www.elconfidencial.com/tecnologia/ciencia/2022-10-04/premio-nobel-de-fisica-para-el-discovery-del-poder-de-la-mecanica-cuantica_3500890/
