Наука

Трима учени печелят Нобелова награда за физика за 2022 г. за основополагането на квантовата информационна наука (видео)

Трима учени печелят Нобелова награда за физика за 2022 г. за приноса им в напредъка на квантовата механика (видео)

Тази година трима учени печелят Нобелова награда за физика за 2022 г. Ален Аспе (Франция), Джон Клаусър (САЩ) и Антон Цайлингер (Австрия) спечелиха Нобеловата награда за приноса им в напредъка на квантовата механика, за изследванията за поведението на субатомните частици, които отварят вратите за развитието на суперкомпютрите и криптираната комуникация, съобщи Ройтерс, цитирани от БТА. Тримата поделят наградата за “експерименти със заплетени фотони, установяващи нарушение на неравенствата на Бел и поставящи началото на квантовата информационна наука”, обяви Кралската академия на науките на Швеция. С работата си лауреатите насърчават фундаменталните изследвания и създават потенциал за нови технологии.

Трима учени печелят Нобелова награда за физика за 2022 г. за приноса им в напредъка на квантовата механика (видео)

Заплетени състояния – от теория до технология

Ален Аспе, Джон Клаусър и Антон Цайлингер правят новаторски експерименти, използвайки заплетени квантови състояния, при които две частици се държат като едно цяло, дори когато са разделени. Резултатите им проправят пътя към нова технология, базирана на квантова информация.

Неизразимите ефекти на квантовата механика започват да намират приложение. Понастоящем съществува обширна изследователска област, която включва квантови компютри, квантови мрежи и сигурна квантова криптирана комуникация.

Трима учени печелят Нобелова награда за физика за 2022 г. за приноса им в напредъка на квантовата механика (видео) Трима учени печелят Нобелова награда за физика за 2022 г. за приноса им в напредъка на квантовата механика (видео) Трима учени печелят Нобелова награда за физика за 2022 г. за приноса им в напредъка на квантовата механика (видео)

Един от ключовите фактори в това развитие е как квантовата механика позволява две или повече частици да съществуват в така нареченото заплетено състояние. Това, което се случва с една от частиците в заплетена двойка, определя какво се случва с другата, дори ако те са далече една от друга.

Дълго време въпросът е дали корелацията се дължи на това, че частиците в заплетената двойка съдържат скрити променливи – инструкции, които им казват какъв резултат трябва да дадат в експеримента.

През 60-те години на миналия век Джон Стюарт Бел разработва математическото неравенство, което носи неговото име. То гласи, че ако има скрити променливи, корелацията между резултатите от голям брой измервания никога няма да надхвърли определена стойност. Квантовата механика обаче предвижда, че определен тип експеримент ще наруши неравенството на Бел, като по този начин ще доведе до по-силна корелация, отколкото била възможна в противен случай.

Джон Клаусър развива идеите на Джон Бел, което води до практически експеримент. Когато той прави измерванията, те подкрепят квантовата механика, явно нарушавайки неравенството на Бел. Това означава, че квантовата механика не може да бъде заменена от теория, която използва скрити променливи.

След експеримента на Джон Клаусър обаче остават някои “вратички”.

Ален Аспе разработва настройката, използвайки я по начин, който затваря важна “вратичка”. Ученият успява да промени настройките на измерването, след като заплетена двойка е напуснала източника си, така че настройката, която е съществувала при излъчването им, да не може да повлияе на резултата.

Използвайки усъвършенствани инструменти и дълги серии от експерименти, Антон Цайлингер започва да използва заплетени квантови състояния. Освен всичко друго, неговата изследователска група демонстрира феномен, наречен квантова телепортация, което прави възможно преместването на квантово състояние от една частица към друга на разстояние.

“Става все по-ясно, че се появява нов вид квантова технология. Виждаме, че работата на лауреатите със заплетени състояния е от голямо значение, дори отвъд фундаменталните въпроси за тълкуването на квантовата механика”, казва Андерс Ирбек, председател на Нобеловия комитет по физика.

Тазгодишните Нобелови лауреати полагат практическата и теоретичната основа на всички съвременни квантови технологии, които днес се развиват активно в света, казва руският експерт Алексей Фьодоров, цитиран от ТАСС.

“Това е дългоочаквана Нобелова награда за Ален Аспе, Джон Клаусър и Антон Цайлингер. Те имат фундаментален принос към това, което днес наричаме квантови технологии”, обяснява изследователят.

По-специално, както отбелязва Фьодоров, Аспе има огромен принос за проверката на така наречените неравенства на Бел. Те представляват крайъгълен камък на съвременната квантова физика, като доказват, че квантовите явления имат нелокален характер. Това се проявява във факта, че две заплетени частици променят свойствата си мигновено, независимо на какво разстояние се намират една от друга.

По подобен начин Цайлингер и Клаусър провеждат множество експерименти, свързани с проверката на неравенствата на Бел, както и първите експерименти за заплитане на частици и квантова телепортация. Под тази дума физиците разбират процеса, при който заплетени частици на квантово ниво обменят състоянията си на много големи разстояния една от друга. Цайлингер участва активно в организирането на първите експерименти за “междуконтинентална” телепортация.

“Експериментите на тримата нобелови лауреати ни помогнаха да проверим за първи път всички теоретични концепции, които днес са в основата на квантовите комуникационни системи, сензориката и изчисленията. Много съм щастлив, че моят приятел Ален Аспе получи заслужената и дългоочаквана Нобелова награда”, заяви Фьодоров.

БТА припомня любопитни факти за Нобеловите награди за физика:

В периода от 1901 – 2022 г. Нобелови награди за физика е присъдена 116 пъти на 221 учени, съобщи сайтът Nobelprize.org.

Изборът прави Кралската шведска академия на науките.

Нобелови награди за физика не са присъждани през  1916 г., 1931 г., 1934 г., 1940 г., 1941 г., и 1942 г.

Наградата е присъдена само на един учен 47 пъти, на двама –  32 пъти и на трима – 37 пъти.

Четири са жените, носителки на Нобелова награда за физика –  Мария Кюри през 1903 г., Мария Гьоперт Майер през 1963 г. , Дона Стрикланд през 2018 г. и Андреа Гец (2021 г.).  Мария Кюри  печели и наградата за химия през 1911 г.

Джон Бардийн, американски физик и електроинженер, е единственият, удостоен с две Нобелови награди за физика – през 1956 година и през 1972 година. Основните му заслуги са откриването на транзистора през 1947 г. в лабораториите “Бел” и поставяне на основите на теорията за свръхпроводниците.

Най-младият лауреат е Уилям Лорънс Брег от Великобритания. Брег получава заедно  с баща си Нобелова награда за физика през 1915 г., когато е само на 25 години.

Най-възрастен е Артър Ашкин – на 96 години, когато я печели през 2018 г. Преди него доайен е Реймънд Дейвис младши, който е на 88 години, когато печели Нобелова награда за физика заедно с Масатоши Кошиба през 2002 г.

Физиката е науката, която Алфред Нобел споменава на първо място в завещанието си.

Нобеловият медал за физика е създаден от шведския скулптор и гравьор Ерик Линдберг. Той представлява природата под формата на богиня, наподобяваща Изида, показваща се от облаци и държаща в ръце рога на изобилието. Воалът пред лицето й държи Геният на науката.