آکادمی سلطنتی علوم سوئد جایزه نوبل فیزیک 2022 را "برای آزمایش‌هایی با فوتون‌های درهم‌تنیده، ایجاد نقض نابرابری‌های بل و پیشگام بودن در علم اطلاعات کوانتومی" به سه نفر زیر اعطا کرد:

آلن اسپه Alain Aspect (از فرانسه)

Université Paris-Saclay and
École Polytechnique, Palaiseau, France

جان اف. کلائزر John F. Clauser (از ایالات متحده)

J.F. Clauser & Assoc., Walnut Creek, CA, USA

آنتون زایلینگر Anton Zeilinger ( از اتریش)

University of Vienna, Austria

این سه دانشمند هر کدام آزمایش‌های پیشگامانه‌ای را با استفاده از حالت‌های کوانتومی درهم‌تنیده انجام داده‌اند، که در آن دو ذره حتی زمانی که از هم جدا می‌شوند مانند یک واحد عمل می‌کنند. نتایج آنها راه را برای فناوری جدید مبتنی بر اطلاعات کوانتومی باز کرده است.

اکنون در این زمینه حوزه وسیعی از تحقیقات کاربردی وجود دارد که شامل رایانه‌های کوانتومی، شبکه‌های کوانتومی و ارتباطات رمزگذاری شده کوانتومی امن می‌شود.

یکی از عوامل کلیدی در این پیشرفت این است که چگونه مکانیک کوانتومی اجازه می دهد تا دو یا چند ذره در حالتی موسوم به درهم تنیده وجود داشته باشند. اتفاقی که برای یکی از ذرات در یک جفت درهم تنیده می افتد تعیین می کند که برای ذره دیگر چه اتفاقی می افتد، حتی اگر آنها از هم دور باشند.

برای مدت طولانی، سوال این بود که آیا این همبستگی به این دلیل است که ذرات در یک جفت درهم‌تنیده حاوی متغیرهای پنهانی هستند که به آنها می‌گوید کدام نتیجه را باید در آزمایش بدهند؟. در دهه 1960، جان استوارت بل نابرابری ریاضی را ایجاد کرد که به نام او نامگذاری شده است. این نامساوی بیان می کند که اگر متغیرهای پنهان وجود داشته باشند، همبستگی بین نتایج تعداد زیادی اندازه گیری هرگز از مقدار معینی تجاوز نخواهد کرد. با این حال، مکانیک کوانتومی پیش‌بینی می‌کند که نوع خاصی از آزمایش، نابرابری بل را نقض می‌کند، در نتیجه منجر به همبستگی ای قوی‌تر از آنچه در غیر این صورت ممکن بود، می‌شود.

جان کلائزر ایده های جان بل را توسعه داد که منجر به یک آزمایش عملی شد. زمانی که او اندازه‌گیری‌ها را انجام داد، نتایج با نقض آشکار نابرابری بل، از مکانیک کوانتومی حمایت کردند. این بدان معناست که مکانیک کوانتومی را نمی توان با نظریه ای که از متغیرهای پنهان استفاده می کند جایگزین کرد.

پس از آزمایش جان کلوزر، برخی روزنه های مشکل ساز باقی ماندند. آلن اسپه این چیدمان را توسعه داد و از آن به‌گونه‌ای استفاده کرد که روزنه مهمی را ببندد. او می‌توانست تنظیمات اندازه‌گیری را پس از خروج یک جفت درهم‌تنیده از منبع خود تغییر دهد، بنابراین تنظیماتی که هنگام ساطع شدن آنها وجود داشت نمی‌توانست روی نتیجه تأثیر بگذارد.

آنتون زایلینگر با استفاده از ابزارهای ویرایش شده و مجموعه ای طولانی از آزمایش ها شروع به استفاده از حالت های کوانتومی درهم تنیده کرد. از جمله، گروه تحقیقاتی او پدیده ای به نام تله پورت کوانتومی را نشان داده است که امکان جابجایی حالت کوانتومی از یک ذره به ذره را در فاصله ای دور فراهم می کند.

منبع خبر