Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki otrzymali Alan Aspect, John Clauser i Anton Zeilinger

Francuz Alain Aspect, Amerykanin John Clauser i Austriak Anton Zeilinger otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za swoje eksperymenty ze splątaniem kwantowym. Nagroda czekała od wielu lat. Wszyscy trzej otrzymali prestiżową Nagrodę Wilka w 2010 roku.

Wśród najdziwniejszych właściwości fizyki kwantowej, tych, które kontrolują zachowanie materii w skali atomów i cząstek światła, jest właściwość, która bardzo niepokoiła Alberta Einsteina, tak zwane splątanie kwantowe. Tak więc, gdy wyposażymy dwie cząstki w sposób, który łączy ich właściwości (powiedzmy splątanie) – na przykład w przypadku polaryzacji dwóch fotonów – możemy odsunąć je tak daleko od siebie, jak chcemy, nie tracąc tego połączenia, na przykład pod warunkiem, że postępujemy ostrożnie. Ponieważ fizyka kwantowa jest zasadniczo prawdopodobieństwem, nie można przewidzieć, co da pomiar stanu jednej z tych lub innych cząstek. Z drugiej strony, jeśli dwie cząstki są splątane, to każdy pomiar jednej umożliwia natychmiastowe poznanie stanu drugiej bez konieczności mierzenia jej po kolei. To znaczy, bez względu na to, jak bardzo są od siebie oddalone, tak jakby informacja – stan cząstki – przemieszczała się z nieskończoną prędkością.

Einstein uważał wszechświat za lokalny, innymi słowy, że dwie cząstki mogą mieć wzajemny wpływ tylko wtedy, gdy są blisko siebie. Dla niego, gdyby taka interakcja była możliwa na dużą odległość, to coś poruszałoby się szybciej niż światło. gorszący! W tym czasie — jesteśmy w latach 30. XX wieku — fizycy kwantowi wysunęli inną hipotezę: w skali kwantowej świat byłby nielokalny, umożliwiając łączenie splątanych cząstek bez względu na odległość. Zasada niemożliwości, którą Einstein i jego koledzy Podolsky i Rosen stanowczo obalają, opisując tzw. paradoks EPR (od Einsteina-Podolskiego-Rosena). Jak decydujesz między tymi dwoma rozbieżnymi spojrzeniami na otaczający nas świat?

John Closer przygotowuje grunt, a następnie Alan Aspect zaprzecza Einsteinowi

W latach 60. podjął ją Irlandczyk z Północy John Bell, ustanawiając charakterystyczną matematyczną nierówność lokalnej rzeczywistości. Jeśli eksperyment naruszy tę nierówność, pokaże decentralizację fizyki kwantowej, a tym samym uwikłanie. Ta teoretyczna praca została opracowana kilka lat później przez Amerykanina Johna Clausera, co pozwoliło mu wyobrazić sobie i przeprowadzić pierwszy eksperyment dotyczący nierówności Bella, ale niestety zbyt niedokładny do podjęcia decyzji. Trzeba będzie poczekać do początku lat 80., aż Francuz Alain Aspect w końcu zauważy naruszenie nierówności Bella dwoma splątanymi fotonami oddalonymi od siebie o 12 metrów, w laboratorium Uniwersytetu Orsay, gdzie robi doktorat. Następnie wyjaśnia, że ​​wszechświat nie jest lokalny. Wszystko dzieje się tak, jakby te dwa fotony tworzyły tylko jeden układ kwantowy, który nie ulega modyfikacji, gdy są rozdzielone.

Anton Zeilinger wyjaśnia teleportację

Po niesamowitej prezentacji Alaina Aspecta proces wyszukiwania przyspieszył. Teoretycy przewidują zastosowania: przesyłanie informacji, nawet teleportację – powiedzmy tajne kody – bez możliwości ich szpiegowania, czy tworzenie chipów kwantowych, które wysłałyby nasze najpotężniejsze komputery na śmietnik historii, czy radarów, których nie można zagłuszać. Eksperymenty splątania mnożą się, z fotonami, ale także z atomami – czasem syntetycznymi – i składnikami kwantowymi, otwierając drogę dla tzw. informacji kwantowej, która jest obecnie przedmiotem ostrej konkurencji między Chinami, Stanami Zjednoczonymi i Europą. Najbardziej ekscytujący eksperyment przeprowadził w 1997 roku Austriak Anton Zeilinger, któremu udało się teleportować stan cząstki kwantowej. Il ne s’agissait pas de téléporter la particule elle-même, ce qui est impossible, mais d’utiliser deux particules intriquées et éloignées: une fois cette intrication réalisée, tout changement de l’ététic instantulementé d’ Nawet na dystansie 1200 kilometrów obecny rekord.

Przeczytaj także: Splątanie, rzeczywistość czasownika „duch”

„Nagroda Nobla dla moich kolegów daje mi ogromną satysfakcję, ponieważ nagradza bardzo bliską mi dyscyplinę” – mówi Nicholas Gisin, specjalista w dziedzinie kryptografii kwantowej z Uniwersytetu Genewskiego i współzałożyciel ID Quantique. John Closer i Alan Aspect zasłużyli na to uznanie przez bardzo długi czas, zwłaszcza że wykonali tę pracę w czasie, gdy nikt nie był zainteresowany. Sam John Bell również powinien zostać nagrodzony. Ale zmarł w 1990 roku, a Komitetowi Noblowskiemu tak długo zajęło uhonorować jego pracę nad splątaniem kwantowym. Anton Zeilinger przybył później, w czasie, gdy ta dyscyplina się rozpoczęła. Przeprowadził również ważne badania. Dzisiaj ta nauka doprowadziła do wielu technologii, które są w fazie wzrostu i nie możemy nie żałować tego ta Nagroda Nobla jest już dawno spóźniona.

Laboratorium Kastler-Brossel, Inkubator Nobla

Wręcz przeciwnie, francuski fizyk Serge Harroche (nagroda Nobla z fizyki 2012) nie był zaskoczony opóźnieniem w przyznaniu tegorocznej nagrody. „W czasie eksperymentów Johna Clausera, a następnie Alana Aspecta chodziło o odpowiedź na fundamentalne pytanie o nielokalny charakter fizyki kwantowej; nikt nie mógł sobie wyobrazić praktycznych zastosowań. Dopiero później pojawiły się zastosowania splątania namacalne, zwłaszcza z eksperymentami Antona Zeilingera, który wątpił, na co czekał Komitet Noblowski, aby uhonorować tę dziedzinę.

Claude Cohen Tanodji (Nobel in Physics 1997) mówi, że jest „bardzo zadowolony z tych trzech wielkich badaczy, w szczególności Alaina Aspecta, którego znam od dawna, i Antona Zeilingera, którzy tak bardzo przyczynili się do stworzenia konkretnych zastosowań kwantowych fizyka”. Po otrzymaniu doktoratu Alain Aspect dołączył do grupy Claude’a Cohen-Tanodjiego w Castler-Brussels Laboratory, centrum badań podstawowych w Paryżu. Tam Alfred Kastler (Nobel 1966) trenował Claude’a Cohena Tanodjiego, który następnie był mentorem Serge’a Harusha! „To laboratorium jest latarnią morską fizyki kwantowej, zawsze było w stanie przyciągnąć naukowców z wielkim talentem. To pokazuje, jak ważne jest dalsze finansowanie badań podstawowych i szkolnictwa wyższego” – podkreśla Claude Cohen-Tanduji.

Przeczytaj także: Makieta teleportacji

Alain Aspect (Francja), ur. 1947, doktorat z fizyki uzyskał w 1983 r. za pracę nad splątaniem. Jest profesorem na Uniwersytecie Paris-Saclay oraz na Politechnice Ecole.

John Clauser (USA) urodził się w 1942 roku, doktoryzował się na Uniwersytecie Columbia w 1969 roku. Obecnie jest stypendystą JF Clauser & Associates.

Anton Zeilinger (Austria), urodzony w 1945 r., doktoryzował się na Uniwersytecie Wiedeńskim w 1971 r., gdzie jest profesorem.

2021, nurkowanie w złożoności

W ubiegłym roku Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki nagrodziła pionierów w zrozumieniu działania złożonych systemów: japońsko-amerykański Seokuro Manabe i Niemiec Klaus Hesselmann podzielili połowę nagrody za pracę nad modelowaniem klimatu, a drugą nagrodę otrzymał Włoch Giorgio Baresi za odkrycie jej istnienie. We właściwościach niektórych pozornie turbulentnych materiałów istnieją subtelne wzorce w różnych skalach, takich jak atomy i układy planetarne.

2020, fizyka czarnej dziury

W 2020 roku Królewska Szwedzka Akademia Nauk przyznała trzy postacie astrofizyki: z jednej strony Brytyjczyka Rogera Penrose’a za opisanie powstawania czarnych dziur, a z drugiej Niemca Reinharda Genzela i Amerykanina Andrea Geis, którzy niezależnie zademonstrował istnienie supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki, Drogi Mlecznej.

Mniej niż 2% kobiet i Amerykanie kontroli

W latach 1901-2022 218 mężczyzn i 4 kobiety otrzymało Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Amerykanin John Bardeen jest jedynym zdobywcą tej nagrody dwukrotnie, w 1956 (efekt tranzystora) i 1972 (teoria nadprzewodnictwa), natomiast Francuzka polskiego pochodzenia Marie Curie została nagrodzona w 1903 roku przez Fizykę Nobla (badania nad promieniotwórczością). ), a następnie Chemia w 1911 (odkrycie radu i polonu). Należy również zauważyć, że w 1915 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki otrzymali brytyjscy ojciec i syn William Lawrence Bragg i William Henry Bragg, którzy obserwowali strukturę krystalicznych ciał stałych za pomocą promieni rentgenowskich.

Zestawienie narodowości laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki ilustruje wielkie znaczenie Stanów Zjednoczonych: 38% laureatów miało (przynajmniej) amerykańskie obywatelstwo w momencie przyznania.