Новости

Нобелевскую премию по физике присудили за эксперименты с запутанными квантовыми состояниями

Нобелевскую премию по физике присудили за эксперименты с запутанными квантовыми состояниями

Ален Аспект, Джон Клаузер и Антон Цайлингер провели новаторские эксперименты с запутанными квантовыми состояниями: явлениями, при которых, две частицы ведут себя как единое целое, даже когда они разделены.

Эффекты квантовой механики начинают находить применение в современном мире – немало исследований посвящены квантовым компьютерам, квантовым сетям и безопасной связи с квантовым шифрованием. Одним из ключевых факторов этого развития 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 (зависимость) обусловлена тем, что частицы в запутанной паре содержали скрытые переменные – по сути, инструкции, сообщающие им, какой результат они должны дать в эксперименте.

Курс
Frontend розробка
Заробляйте від $1800 вже через два роки і навчайтесь у вільний час
РЕЄСТРУЙТЕСЯ!
Frontend розробка

В 1960-х годах Джон Стюарт Белл разработал математическое неравенство, названное в его честь. Теорема Белла (как её теперь называют) показывает, что при наличии скрытых переменных корреляция между результатами большого количества измерений никогда не превысит определенного значения. Однако в квантовой механике предполагается, что при проведении экспериментов определенного типа неравенство может быть нарушено, что приведет к более сильной корреляции.

Американский физик-исследователь Джон Клаузер развил идеи Белла на примере практического эксперимента: после измерений неравенство Белла нарушилось, подтвердив квантовую механику.

Clauser
Джон Клаузер использовал атомы кальция, которые излучали запутанные фотоны после того, как он осветил их специальным светом. Физик установил фильтры с обеих сторон для измерения их поляризации. После серии измерений он смог показать, что частицы нарушают неравенство Белла.

После исследований Клаузера остались некоторые незавершенные моменты, которые удалось довести до логического конца французскому ученому Алену Аспекту. Ему удалось поменять настройки измерений после того, как запутанная пара частиц уже покинула свой источник — поэтому настройки, существовавшие на момент их выпуска, уже не могли влиять на результат.

Aspect
Ален Аспект использовал новый способ возбуждения атомов, чтобы они испускали запутанные фотоны с большей скоростью. Он также переключал различные настройки, чтобы в системе не было никакой предварительной информации, которая могла бы повлиять на результаты.

Исследовательская команда во главе с профессором Венского университета Антоном Цайлингером также провела свою серию экспериментов с запутанными квантовыми состояниями при помощи усовершенствованных инструментов. В частности ученые продемонстрировали явление квантовой телепортации, которое позволило переместить квантовое состояние от одной частицы к другой на расстоянии.

Zelinger
Антон Цайлингер провел дополнительные проверки неравенств Белла. Он создал запутанные пары фотонов, направив лазер на специальный кристалл, и использовал случайные числа для переключения между настройками измерения. В одном из экспериментов использовались сигналы далеких галактик для управления фильтрами и обеспечения того, чтобы сигналы не влияли друг на друга.

Премия будет разделена между тремя лауреатами поровну.

В прошлом году Нобелевскую премию по физике вручили Джорджо Паризи, Сюкуро Манабе и Клаусу Хассельману за моделирование сложных систем. В 2020 году премии удостоились Роджер Пенроуз — за «открытие, что образование черных дыр является строгим следствием общей теории относительности», а также Райнхард Генцель и Андреа Гэз — за «открытие сверхмассивного компактного объекта в центре галактики». В 2019 году Нобелевскую премию по физике присудили Джеймс Пиблс — за «теоретические открытия в области космологии», а также Мишель Майор и Дидье Кело  — за «открытие экзопланеты на орбите вокруг солнцеподобной звезды».

Видео с объявлением о присуждении Нобелевской премии по физике 2022 года:

  • С 1901 по 2022 год было присуждено 118 Нобелевских премий по физике.
  • Только 47 премий по физике достались одному лауреату.
  • Среди лауреатов 4 женщины: Мария Кюри в 1903 году, Мария Гепперт-Майер в 1963 году, Донна Стрикленд в 2018 году и Андреа Гез в 2020 году.
  • 1 лауреат, Джон Бардин, дважды был удостоен премии по физике.
  • 25 лет — возраст самого молодого лауреата премии по физике Лоуренса Брэгга, который вместе со своим отцом был отмечен в 1915 году. 96 лет — возраст самого пожилого лауреата по физике Артура Ашкина.
  • Нобелевская неделя началась 3 октября. Первым объявили лауреата премии по медицине и физиологии — им стал шведский биолог Сванте Паабо, который расшифровал геном неандертальца и определил, когда произошел первый контакт вымерших гомининов с Homo sapiens.
  • 5 октября будут объявлены лауреаты Нобелевской премии по химии, 6-го — по литературе, 7 октября назовут лауреата премии мира, а 10 октября «нобелевская неделя» завершится присуждением премии по экономике Альфреда Нобеля, учрежденной Банком Швеции.
  • Размер Нобелевской премии в 2022 году составляет 10 миллионов крон (около 900 тысяч долларов по текущему курсу).

Завантаження коментарів...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: