Nobel w dziedzinie Fizyki 2022. Znamy laureatów

W 2022 r. Nobel w dziedzinie fizyki powędrował do Alaina Aspecta, Johna F. Clausera i Antona Zeilingera za "za eksperymenty ze splątanymi fotonami, ustalenie naruszenia nierówności Bella i pionierską informatykę kwantową".

Jak można przeczytać w informacji prasowej Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk, Alain Aspect, John Clauser i Anton Zeilinger przeprowadzili przełomowe eksperymenty z wykorzystaniem splątanych stanów kwantowych, w których dwie cząstki zachowują się jak pojedyncza jednostka, nawet gdy są rozdzielone. Ich wyniki utorowały drogę dla nowej technologii opartej na informacjach kwantowych.

Tegoroczny wybór został skomentowany przez ekspertów centrum informacyjnego Tygodnia Noblowskiego Centrum Współpracy i Dialogu UW. Wypowiedzi specjalistów pozwalają lepiej zrozumieć osiągnięcia tegorocznych laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie Fizyki.

– Aby pomóc zrozumieć przedmiot badań wyobraźmy sobie sytuację, że zapraszamy dwójkę gości, częstujemy ich herbatą i umawiamy się, że – aby nie dyskryminować żadnego z nich – zawsze podajemy im tę samą herbatę. Oni nie wiedzą, jaką herbatę dostaną. Wiedzą tyle tylko, że zawsze częstuję ich obu tą samą herbatą – zieloną albo czerwoną. Dopiero w momencie, w którym jeden z gości sprawdzi, jaką herbatę otrzymał, będzie wiedział, którą dostał też drugi gość. W ten sposób objawiają się tzw. korelacje, ale w tym przypadku są to korelacje klasyczne. Mechanika kwantowa w pewien sposób podważyła ten sposób widzenia, mówiąc, że można wręczyć herbatę nieokreśloną, która dopiero w momencie, gdy jeden z gości sprawdza tę herbatę, ona przyjmuje własność bycia zieloną lub czerwoną. Czyli materializuje się w momencie pomiaru. Fizykom spędzało sen z powiek, że brakuje obiektywnych, ustalonych z góry wartości fizycznych. Przez wiele lat toczyły się dyskusje filozoficzne, czy mechanika kwantowa stanowi pełen obraz świata. Dopiero w latach 60. John Bell sformułował matematyczne kryterium pozwalające rozróżnić przypadek z góry ustalonych obiektów, od tych, które dopiero się stają konkretnymi obiektami w momencie pomiaru. Zaproponował pewne nierówności, które przez nagrodzonych noblistów zostały doświadczalnie zmierzone. Pierwsze eksperymenty były prowadzone już w latach 70. przez Johna Clausera, później w latach 80. przez Alaina Aspecta, a eksperymenty, które, można powiedzieć, wbijają gwóźdź do trumny klasycznej wizji świata przeprowadzono w 2015 roku i między innymi Anton Zeilinger był autorem tych badań – mówi dr hab. Rafał Demkowicz-Dobrzański, prof. ucz. (Instytutu Fizyki Teoretycznej, Wydział Fizyki UW) i dodaje: – Tegoroczna Nagroda jest także uhonorowaniem osiągnięć w dziedzinie technologii kwantowych, bo te eksperymenty mogą być używane jako eksperymenty do zadań czysto technologicznych, takich jak np. kryptografia kwantowa, czyli bezpieczne rozsyłanie klucza kryptograficznego, którego bezpieczeństwo jest gwarantowane prawami fizyki kwantowej. To są już dość dojrzałe technologie, można je już kupić i używać – na przykład można do 100 kilometrów wysłać klucz kryptograficzny zabezpieczony kwantowo.

Warto również wspomnieć o teleportacji, która jest obecna w wielu powieściach science-fiction, a która już została zrealizowana. Tylko należy ją dobrze zrozumieć. My myślimy o teleportacji, która przenosi ciało do innego miejsca. Tutaj teleportacja rozumiana jest jako drugi istniejący układ identyczny i przenosimy stan, niszcząc ten poprzedni, na układ istniejący niezależnie. I to zostało zrealizowane między innymi przez Zeilingera – stwierdził prof. dr hab. Krzysztof Meissner (Instytut Fizyki Teoretycznej, Wydział Fizyki UW).