Нобелевская премия в области физике 2022 года была присуждена трем ученым, чьи работы легли в основу области развивающихся сейчас квантовых информационных и коммуникационных технологий. Ален Аспе (Alain Aspect), Джон Фрэнсис Клаузер (John F. Clauser) и Антон Цайлингер (Anton Zeilinger), каждый из них в свое время проводил теоретические исследования и практические эксперименты с запутанными фотонами, создав базу для создания будущих квантовых компьютеров и фотонных квантовых коммуникаций.

В странном мире квантовой механики наблюдается множество причудливых явлений, основным их которых является квантовая запутанность. Две частицы, помещенные в запутанное состояние, становятся столь сильно взаимосвязанными, что изменения состояния одной из частиц немедленно вызывает изменение состояния и другой частицы, невзирая на разделяющее их расстояние, которое может быть в теории бесконечно большим.

Такое необъяснимое поведение запутанных частиц вынудило Альберта Эйнштейна признать, что "квантовая физика является еще неполной теорией", и выдвинуть теорию, что на это все влияют какие-то "скрытые переменные и факторы". В 1960-х годах физик Джон Стюарт Белл (John Stewart Bell) разработал теоретический тест для проверки пар запутанных частиц для определения момента, когда их корреляции становятся настолько случайными, что это нельзя объяснить влиянием никаких "скрытых переменных". Позже это стало известно под названием неравенство Белла.

Джон Клаузер, первый из лауреатов Нобелевской премии, перевел теорию и неравенство Белла в практический эксперимент. В результате этого он продемонстрировал четкое нарушение неравенства Белла, что стало подтверждением квантовой природы изучаемых явлений.



Основываясь на работе Джона Клаузера, Ален Аспе закрыл "еще одну лазейку" в теории, через которую скрытые переменные могли незаметно вмешиваться в ход проводимых экспериментов. Он разработал способ переключения режимов работы измерительных инструментов в момент, когда пара запутанных фотонов покидает пределы генерирующего их источника, что, в свою очередь, гарантирует, что измерения не влияют на ход экспериментов и получаемые конечные результаты.

Несколько позже Антон Цайлингер разработал способы использования запутанных пар фотонов для хранения и передачи информации. Нашим постоянным читателям известно, что передача информации при помощи запутанных частиц носит название квантовой телепортации, и такая телепортация может обеспечить передачу информации со скоростью, превышающей скорость света. Именно квантовая телепортация является ключевой технологией в областях квантовых вычислений, шифрования и коммуникаций.

"Сейчас становится совершенно ясно, что этот новый вид квантовой технологии, связанный с использованием квантовой запутанности, уже вплотную приближается к его практическому использованию" - рассказывает Андерс Ирбак (Anders Irback), Председатель Нобелевского Комитета по физике, - "Работы наших нынешних лауреатов сыграли самую главную роль, ведь именно они легли в основу теоретической и экспериментальной базы для всего этого".



Ключевые слова:
Нобелевская, Премия, Физика, Квантовая, Запутанность, Фотон

Первоисточник

Другие новости по теме:

Нобелевская премия 2012 года в области физики присуждена за работы в области квантовой оптики и механики.

Ученым впервые удалось запечатлеть явление квантовой запутанности

Ученые разработали новый метод, позволяющий контролировать квантовую запутанность

Впервые людям удалось увидеть явление квантовой запутанности невооруженным взглядом.

Странное поведение частиц света бросает вызов существующей квантовой теории

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.