A 2022-es fizikai Nobel-díjat három kutatónak, Alain Aspectnek, John F. Clausernek és Anton Zeilingernek ítélte oda a Svéd Királyi Tudományos Akadémia az összefonódott kvantumállapotokkal kapcsolatos kísérleteikért.
A három tudós külön-külön olyan úttörő kísérleteket folytattak összefonódott kvantumállapotok felvonultatásával, amelyekben két különálló részecske úgy viselkedett, mintha egy egység lenne, még akkor is, ha el voltak választva. Eredményeik utat mutattak egy új technológiának, amely a kvantuminformáción alapul - olvasható a Nobel-bizottság indoklásában. A kvantummechanika nehezen kifejezhető jelenségei kezdik megtalálni alkalmazási területeiket. Ma már a kutatások széles területein használnak kvantumszámítógépeket, kvantumhálózatokat és biztonságos kvantumtitkosítás segítségével folyó kommunikációt.
A kulcs ezekhez a fejlesztésekhez az volt, hogy meg kellett érteni, hogyan működik az a kvantummechanikai jelenség, amely megengedi két részecske létezését az úgynevezett összefonódott állapotban. Ez azt jelenti, hogy ami az egyik részecskével történik, az késlekedés nélkül, ugyanabban a pillanatban már hat is a másikra - a részecskék párban léteznek -, legyenek bármilyen távol egymástól, egy kilométerre vagy egy fényévre akár.
A kvantum és az összefonódás
A kvantum legáltalánosabban véve valami mérhetőnek az alapvető egysége. A kvantumösszefonódás révén két különböző helyen lévő részecskét összekapcsol egy láthatatlan erő, melyet Albert Einstein híres mondásában „kísérteties távoli eseményeknek” nevezett. Ilyenkor a kódolt információ, amelyet a „kísérteties” részecskepár megoszt, a távolságtól függetlenül átadásra kerül közöttük. Einstein ezt abszurdnak nevezte, szerinte nem terjedhetnek a hatások gyorsabban a fény sebességénél, ezt a “távirányítást”, rejtett kapcsolatot nevezte el Schrödinger összefonódásnak.
John Stewart Bell észak-ír fizikus az 1960-as években állította fel a róla elnevezett matematikai egyenlőtlenséget, amely azt állítja, hogy nagyszámú mérés esetén, ha vannak rejtett változók, a kölcsönhatások az eredmények között soha nem haladnak meg egy bizonyos mértéket. A kvantummechanika azonban megjósolja, hogy egy bizonyos típusú kísérlet esetében a Bell-egyenlőtlenség szabálya sérül, aminek egy olyan erős kölcsönhatás az eredménye, amely másképpen nem volna lehetséges. John Clauser kísérleteiből kiderült, hogy a kvantummechanika tisztán sérti a Bell-szabályt, tehát a kvantummechanika nem váltható ki egy olyan elmélettel, amelyben vannak rejtett változók. Alan Aspect továbbfejlesztette a Bell-szabályt gyakorlati kísérletekkel, amelyek lezártak egy rejtett kibúvót: képes volt úgy átállítani a mérési beállításokat, hogy miután az összefonódott részecskék elhagyták a kibocsátó forrást, az már nem tudta befolyásolni a mérési eredményt. Anton Zeilinger kifinomult eszközökkel, hosszú mérések sorozatával összefonódott kvantumállapotokat kezdett felvonultatani. Csoportjával többek között demonstrálta a kvantum-teleportációt, amelynek lényege, hogyha az egyik részecske kvantumállapota megváltozik, akkor ugyanabban a pillanatban a másiké is, legyen bármilyen távolságban. Fontos megjegyezni, teleportáció, csak a szubatomi részecskék világában létezik.
A díjazottak
Alan Aspect francia fizikus 1947-ben született Agenben. 1969-ben szerzett master fokozatot a Paris-Saclay Egyetemen, az 1980-as években PhD-fokozatának megszerzéséhez a Bell-kísérleteken dolgozott. Később a lézerrel folytatott kísérleteket.
John Clauser amerikai fizikus 1942-ben született Pasadenában, 1969-ben szerezte meg a PhD-fokozatot a Columbia Egyetemen. 1972-ben elsőként figyelték meg kísérletileg a Bell-egyenlőtlenség megsértését.
Anton Zeilinger 1945-ben született osztrák kvantumfizikus jelenleg a Bécsi Egyetem professzora, munkásságának nagy részét a kvantum összefonódás alapvető aspektusainak és alkalmazhatóságának kiderítésére fordította.
