Нобеловата награда по физика, 2022

Кралската шведска академия на науките обяви носителите на Нобелова награда за физика за 2022 година.

Тя е присъдена на Ален Аспект (Франция), Джон Клаузер (САЩ) и Антон Цайлингер (Австрия) "за експериментите им с вплетени фотони, които установяват нарушаването на неравенствата на Бел и за пионерната им работа в квантовата информатика"

Тримата учени провеждат новаторски експерименти с използване на вплетени квантови състояния, при които две частици се държат като едно цяло, дори когато са разделени. Резултатите им проправят пътя към нови технологии, основани на квантова информация. Странните ефекти на квантовата механика започват да намират приложение. Сега съществува обширна област на изследвания, която включва квантови компютри, квантови мрежи и сигурна квантова криптирана комуникация. Един от ключовите фактори за тези разработки е начинът, по който квантовата механика позволява на две или повече частици да съществуват в така нареченото вплетено състояние. Това, което се случва с една от частиците в вплетена двойка, определя какво се случва с другата частица, дори ако те са далеч една от друга. Дълго време въпросът бе дали корелацията се дължи на това, че частиците във вплетената двойка съдържат скрити променливи - инструкции, които им казват какъв резултат трябва да дадат в експеримента. През 60-те години на ХХ век Джон Стюарт Бел разработва математическото неравенство, което носи неговото име. То гласи, че ако има скрити променливи, корелацията между резултатите от голям брой измервания никога няма да надхвърли определена стойност. Квантовата механика обаче предвижда, че определен тип експеримент ще наруши неравенството на Бел, като по този начин ще доведе до по-силна корелация, отколкото би било възможно в противен случай.

Джон Клаузер развива идеите на Джон Бел, като провежда практически експеримент. Когато е направил измерванията, те са подкрепили квантовата механика, като ясно са нарушили неравенството на Бел. Това означава, че квантовата механика не може да бъде заменена с теория, която използва скрити променливи. След експеримента на Джон Клаузер остават някои пропуски.

Ален Аспект разработва установка, като я използва по начин, който затваря важна вратичка. Той успява да превключи настройките на измерването, след като вплетената двойка е напуснала източника си, така че настройката, която е съществувала при излъчването им, не може да повлияе на резултата.

Използвайки усъвършенствани инструменти и дълги серии от експерименти, Антон Цайлингер започва да използва заплетени квантови състояния. Наред с други неща, неговата изследователска група демонстрира явлението, наречено квантова телепортация, което прави възможно преместването на квантово състояние от една частица на друга на разстояние. Феноменът използва заплитането на фотони дава възможност за пренос на цялата информация от един обект на друг. Според Цайлингер в бъдеще това може да се използва за пренасяне на информация.

Наградата за физика е първата, която Алфред Нобел споменава в своето завещание от 1895 г. В края на деветнадесети век мнозина считат физиката за най-важната наука и очевидно Нобел също е смятал така. Неговите собствени изследвания също са тясно свързани с физиката.