№ 4

Декабрь/2022

Russian Traveler 04/2022

Объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике

Фото: Nobel prize

Ее присудили за исследования передачи квантовой информации.

Нобелевская премия по физике 2022 года была присуждена французскому специалисту по квантовой оптике Алену Аспе, американскому специалисту по квантовой механике Джону Клаузеру и австрийскому специалисту по квантовой информации Антону Цайлингеру.

Эти ученые проводили эксперименты с использованием запутанных квантовых состояний, когда две частицы ведут себя как единое целое, даже если они разделены. Их результаты проложили путь новым технологиям, основанным на квантовой информации.

В настоящее время существует обширная область исследований, включающая квантовые компьютеры, квантовые сети и безопасную связь с квантовым шифрованием. Одним из ключевых факторов в этом развитии является то, как квантовая механика позволяет двум или более частицам существовать в так называемом запутанном состоянии. То, что происходит с одной из частиц в запутанной паре, определяет то, что происходит с другой частицей, даже если они находятся далеко друг от друга.

Долгое время вопрос заключался в том, была ли такая корреляция связана с тем, что частицы в запутанной паре содержали скрытые переменные – «инструкции», сообщающие им, какой результат они должны дать в эксперименте.

В 1960-х годах Джон Стюарт Белл разработал математическое неравенство, названное в его честь. В нем объясняется, что при наличии скрытых переменных корреляция между результатами большого количества измерений никогда не превысит определенного значения. Однако квантовая механика предсказывает, что определенный тип эксперимента нарушит неравенство Белла, что приведет к более сильной корреляции, чем это было бы возможно в противном случае.

Джон Клаузер развил идеи Джона Белла, что привело к практическому эксперименту. Когда он провел измерения, они подтвердили квантовую механику, явно нарушив неравенство Белла. Это означает, что квантовую механику нельзя заменить теорией, использующей скрытые переменные.

Ален Аспе смог переключить настройки измерения после того, как запутанная пара покинула свой источник, поэтому настройка, существовавшая в момент их испускания, не могла повлиять на результат.

Используя усовершенствованные инструменты и длинную серию экспериментов, Антон Цайлингер начал исследовать запутанные квантовые состояния. Среди прочего, его исследовательская группа продемонстрировала явление, называемое квантовой телепортацией, которое позволяет перемещать квантовое состояние от одной частицы к другой на расстоянии.

«Очевидно, что появляется новый вид квантовой технологии. Мы видим, что работа лауреатов с запутанными состояниями имеет большое значение, даже помимо фундаментальных вопросов интерпретации квантовой механики», – прокомментировал объявление лауреатов Андерс Ирбек, председатель Нобелевского комитета по физике.