Νόμπελ Φυσικής σε τρεις μάγους της κβαντικής μηχανικής

Τρεις επιστήμονες θα μοιραστούν το φετινό Νόμπελ φυσικής για τη μελέτη της κβαντικής διεμπλοκής, ενός παράξενου και δυσεξήγητου φαινομένου που άνοιξε το δρόμο για την επανάσταση των κβαντικών υπολογιστών.

Όπως ανακοίνωσε το μεσημέρι της Τρίτης η επιτροπή των βραβείων στη σουηδική Βασιλική Ακαδημία Επιστημών, το βραβείο τιμά τον γάλλο φυσικό Αλέν Ασπέ, τον αμερικανό Τζον Κλάουζερ και τον αυστριακό Άντον Τσάιλινγκερ για «πειράματα με διεμπλεγμένα φωτόνια, την επιβεβαίωση των παραβιάσων των ανισοτήτων Μπελ και το πρωτοποριακό έργο τους στην επιστήμη της κβαντικής πληροφορικής».

H εβδομάδα των Νόμπελ άρχισε την Δευτέρα με την ανακοίνωση του Νόμπελ Ιατρικής-Φυσιολογίας και θα συνεχιστεί την Τετάρτη με το Νόμπελ Χημείας.

Το βραβείο Λογοτεχνίας θα ανακοινωθεί την Πέμπτη, Ειρήνης την Παρασκευή και Οικονομικών Επιστημών την Δευτέρα.

Τα βραβεία Νόμπελ συνοδεύονται από χρηματικό έπαθλο δέκα εκατομμυρίων σουηδικών κορωνών, περίπου 900.000 ευρώ.

Η τελετή απονομής πραγματοποιείται στις 10 Δεκεμβρίου στη Στοκχόλμη, με εξαίρεση το Νόμπελ Ειρήνης, το οποίο απονέμεται συνήθως την ίδια ημερομηνία στο Όσλο.

BREAKING NEWS:
The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the 2022 #NobelPrize in Physics to Alain Aspect, John F. Clauser and Anton Zeilinger. pic.twitter.com/RI4CJv6JhZ

— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 4, 2022

«Στοιχειωμένη δράση από απόσταση»

Η κβαντική διεμπλοκή, ένα φαινόμενο που ο Άλμπερτ Αϊνστάιν αδυνατούσε να αποδεχθεί περιγράφοντάς το ως «στοιχειωμένη δράση από απόσταση», επιτρέπει σε δύο ή περισσότερα σωματίδια να συμπεριφέρονται ως μονάδα ακόμα κι αν χωριστούν με μεγάλη  μεταξύ τους απόσταση.

Αυτό σημαίνει πως αν κανείς μετρήσει τις ιδιότητες του ενός σωματιδίου, γνωρίζει αυτόματα και τις αντίστοιχες ιδιότητες του διεμπλεγμένου σωματιδίου. Εκ πρώτης όψεως, αυτό δεν φαίνεται περίεργο: αν για παράδειγμα βρει κανείς μόνο μια δεξιά κάλτσα μέσα στη βαλίτσα του, γνωρίζει αυτόματα ότι η κάλτσα που ξέχασε στο ξενοδοχείο είναι η αριστερή.

Στο φαινόμενο της διεμπλοκής, η μέτρηση ενός σωματιδίου επηρεάζει ακαριαία το σωματίδιο-ταίρι του (Hohan Jarnestad / The Royal Swedish Academy of Science)

Στην κβαντική φυσική, όμως, τα πράγματα είναι πιο περίπλοκα, καθώς τα σωματίδια δεν βρίσκονται σε συγκεκριμένες καταστάσεις πριν μετρηθούν -με άλλα λόγια, οι κάλτσες δεν είναι ούτε αριστερές ούτε δεξιές πριν κανείς τις ελέγξει, αλλά δεξιές και αριστερές ταυτόχρονα.

Ο Τζον Κλάουζερ, σήμερα 79 ετών, επικεφαλής της εταιρείας J.F. Clauser & Associates, και ο Αλέν Ασπέ, 75 ετών, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Παρί-Σακλαί, πραγματοποίησαν μια σειρά πειραμάτων που έδειξαν ότι η αλλόκοτη συμπεριφορά των διεμπλεγμένων σωματιδίων δεν οφείλεται σε «κρυφές μεταβλητές», δηλαδή πληροφορίες που δεν γνωρίζουμε για τις κβαντικές καταστάσεις των σωματιδίων. Με άλλα λόγια, τα σωματίδια δείχνουν να βρίσκονται πράγματι σε πολλές κβαντικές καταστάσεις ταυτόχρονα.

Ο δε Άντον Τσάιλινγκερ, σήμερα 77 ετών, περιέγραψε ένα φαινόμενο που ονομάζεται κβαντική τηλεμεταφορά, στο οποίο η κβαντική κατάσταση ενός σωματιδίου μπορεί να μεταφερθεί ακαριαία σε ένα απομακρυσμένο σωματίδιο.

Το φαινόμενο της διεμπλοκής περιγράφει τη θεμελιώδη φύση του μικρόκοσμου, όμως, όσο παράξενο κι αν ακούγεται, βρίσκει ήδη σημαντικές πρακτικές εφαρμογές: Αποτελεί τη βάση για τις τεχνολογίες ασφαλούς κβαντικής επικοινωνίας και τους λεγόμενους κβαντικούς υπολογιστές, στους οποίους κάθε bit πληροφορίας, ή qbit στη συγκεκριμένη περίπτωση, δεν λαμβάνει την τιμή 1 ή 0 αλλά όλες τις ενδιάμεσες τιμές ταυτόχρονα.

Όπως σχολίασε ο Άντερς Ίρμπεκ, πρόεδρος της Επιτροπής του Νόμπελ Φυσικής, «γίνεται όλο και πιο ξεκάθαρο ότι ένα νέο είδος κβαντικής τεχνολογίας γεννιέται. Μπορούμε να αντιληφθούμε ότι οι εργασίες των φετινών βραβευθέντων έχει μεγάλη σημασία, ακόμα και πέρα από τα θεμελιώδη ερωτήματα για την ερμηνεία της κβαντομηχανικής».