Лауреатами Нобелевской премии по физике в 2022 году стали Ален Аспект, Джон Клаузер и Антон Цайлингер. Комитет премии отметил новаторские эксперименты с запутанными квантовыми состояниями, когда две частицы ведут себя как единое целое, даже когда они разделены. Результаты работы ученых создали основу для развития квантовых компьютеров, шифрования, сетей связей и других технологий.
Квантовая механика позволяет двум или более частицам существовать в запутанном состоянии. Это значит, что происходит с одной из частиц в запутанной паре, определяет то, что происходит с другой частицей, даже если они находятся далеко друг от друга.
Лауреаты Нобелевской премии по физике. Изображение: Niklas Elmehed, Nobel Prize Outreach
В 1960-х годах Джон Стюарт Белл разработал математическое неравенство, названное в его честь, которое предполагало, что корреляция связана с тем, что частицы в запутанной паре содержали скрытые переменные, инструкции, сообщающие им, какой результат они должны дать в эксперименте.
Джон Клаузер, первый из лауреатов премии, развил идеи Джона Белла и провел практический эксперимент, который должен был подтвердить или опровергнуть гипотезу. Когда он провел измерения, они подтвердили квантовую механику, явно нарушив неравенство Белла. Это означает, что запутанность нельзя заменить теорией, использующей скрытые переменные.
Небольшая «лазейка», предполагающая возможность обмена информацией (переменными) между запутанными частицами в момент испускания, остались после эксперимента Джона Клаузера. Ален Аспект, второй лауреат, разработал установку для проверки этой гипотезы. Он смог переключить настройки измерения после того, как запутанная пара покинула свой источник, доказав, что взаимодействия, существовавшие в момент их испускания, не могли повлиять на результат.
Наконец, третий победитель — Антон Цайлингер — начал использовать запутанные квантовые состояния для практических задач. Среди прочего, его исследовательская группа продемонстрировала явление, называемое квантовой телепортацией, которое позволяет перемещать квантовое состояние от одной частицы к другой на расстоянии.
