Premiul Nobel pentru Fizică 2022, câștigat de trei cercetători în domeniul mecanicii cuantice

Alain Aspect, John F. Clauser și Anton Zeilinger sunt laureații Premiului Nobel pentru fizică 2022, „pentru experimentele cu fotoni entanglați, stabilind încălcarea inegalităților Bell și deschizând calea științei informației cuantice”.

Alain Aspect, John Clauser și Anton Zeilinger au realizat experimente revoluționare folosind stări cuantice „entanglați” (inseparabilitatea cuantică, detalii aici), în care două particule se comportă ca o singură unitate chiar și atunci când sunt separate. Rezultatele lor au deschis calea pentru o nouă tehnologie bazată pe informații cuantice, potrivit unui comunicat publicat pe site-ul Premiilor Nobel.

Efectele inefabile ale mecanicii cuantice încep să-și găsească aplicații. În prezent, există un vast domeniu de cercetare care include calculatoare cuantice, rețele cuantice și comunicații criptate cuantic sigure.

Un factor cheie în această dezvoltare este modul în care mecanica cuantică permite ca două sau mai multe particule să existe în ceea ce se numește o stare entanglată. Ceea ce se întâmplă cu una dintre particulele dintr-o pereche entanglată determină ceea ce se întâmplă cu cealaltă particulă, chiar dacă acestea se află la mare distanță.

Multă vreme s-a pus întrebarea dacă această corelație se datorează faptului că particulele dintr-o pereche entanglată conțin variabile ascunse, adică instrucțiuni care le spun ce rezultat ar trebui să dea în cadrul unui experiment. În anii 1960, John Stewart Bell a dezvoltat inegalitatea matematică care îi poartă numele. Aceasta afirmă că, dacă există variabile ascunse, corelația dintre rezultatele unui număr mare de măsurători nu va depăși niciodată o anumită valoare. Cu toate acestea, mecanica cuantică prezice că un anumit tip de experiment va încălca inegalitatea lui Bell, rezultând astfel o corelație mai puternică decât ar fi posibil altfel.

John Clauser a dezvoltat ideile lui John Bell, ceea ce a condus la un experiment practic. Când a efectuat măsurătorile, acestea au susținut mecanica cuantică prin încălcarea clară a unei inegalități Bell. Acest lucru înseamnă că mecanica cuantică nu poate fi înlocuită de o teorie care utilizează variabile ascunse.

Unele lacune au rămas după experimentul lui John Clauser. Alain Aspect a dezvoltat experimentul, folosindu-l într-un mod care a închis o lacună importantă. El a reușit să schimbe setările de măsurare după ce o pereche entanglată a părăsit sursa, astfel încât setările care existau în momentul în care au fost emise nu puteau afecta rezultatul.

Folosind instrumente rafinate și serii lungi de experimente, Anton Zeilinger a început să utilizeze stări cuantice entanglate. Printre altele, grupul său de cercetare a demonstrat un fenomen numit teleportare cuantică, care face posibilă mutarea unei stări cuantice de la o particulă la alta la distanță.

„A devenit din ce în ce mai clar că apare un nou tip de tehnologie cuantică. Putem vedea că munca laureaților cu stările entanglate este de mare importanță, chiar și dincolo de întrebările fundamentale privind interpretarea mecanicii cuantice”, a declarat Anders Irbäck, președintele Comitetului Nobel pentru Fizică.