СТОКГОЛЬМ — Во вторник трое ученых совместно получили Нобелевскую премию по физике в этом году за свою работу в области квантовой информатики, «совершенно сумасшедшей» области, которая имеет важные приложения, в том числе в шифровании.
Француз Ален Аспект , американец Джон Ф. Клаузер и австриец Антон Цайлингер были отмечены Шведской королевской академией наук за открытие того, как невидимые частицы, такие как фотоны, могут быть связаны или «запутаны» друг с другом, даже если они разделены большими расстояниями.
«Быть немного растерянным — это как быть немного беременным. Эффект на вас растет, — сказал Клаузер.
Все это восходит к особенности Вселенной, которая сбивала с толку даже Альберта Эйнштейна и связывает материю и свет запутанным и хаотичным образом.
Полосы информации или материи, которые раньше находились рядом друг с другом, даже если теперь они разделены, имеют связь или отношения — что-то, что может помочь в шифровании информации или даже телепортации.
«Это так странно», — сказал Аспект в телефонном разговоре с Нобелевским комитетом. «Я принимаю в своих мысленных образах что-то совершенно безумное».
Однако эксперименты троицы показали, что это происходит в реальной жизни.
«Почему это происходит, я понятия не имею», — сказал Клаузер Associated Press во время интервью Zoom, в котором он получил официальный звонок из Шведской академии через несколько часов после того, как ему рассказали друзья и СМИ. «Я не понимаю, как это работает, но запутанность кажется вполне реальной».
79-летний Клаузер получил награду за проведенный в 1972 году эксперимент, совмещенный с собранным оборудованием, который помог разрешить знаменитый спор о квантовой механике между Эйнштейном и известным физиком Нильсом Бором. Эйнштейн описал «устрашающее действие на расстоянии», которое, как он полагал, в конечном итоге будет опровергнуто.
«Я ставил на Эйнштейна, — сказал Клаузер. «Но, к сожалению, я ошибался, и Эйнштейн ошибался, и Бор был прав».
Аспект сказал, что Эйнштейн, возможно, был технически неправ, но он заслуживает большой похвалы за то, что поднял правильный вопрос, который привел к экспериментам, демонстрирующим квантовую запутанность.
Клаузер сказал, что его работа по квантовой механике показывает, что вы не можете ограничить информацию закрытым объемом, «как маленькая коробка, которая стоит на вашем столе», хотя даже он не может сказать, почему.
«Большинство людей предположило бы, что природа состоит из вещей, распределенных в пространстве и времени», — сказал Клаузер. — А оказывается, это не так.
«Всю свою жизнь я изо всех сил пытался понять квантовую механику, — добавил Клаузер, отметив, что он изобрел то, что, возможно, было первой видеоигрой, когда учился в старшей школе в 1950-х годах, — и я до сих пор этого не делаю».
Цайлингер сказал, что он тоже не понимает, как это работает. «И вы можете процитировать меня по этому поводу», — сказал он в интервью 2000 года.
Но это показало, что это происходит.
«Во время моих первых экспериментов пресса иногда спрашивала меня, для чего они нужны», — сказал Цайлингер журналистам в Вене во вторник. «И я с гордостью сказал: он ни на что не годен. Я делаю это просто из любопытства, потому что «я был полностью взволнован квантовой физикой с тех пор, как впервые услышал о ней».
Квантовый вывод «связан с тем, что вы берете эти два фотона, а затем измеряете один здесь, и вы сразу же знаете что-то о другом здесь», — сказал Дэвид Хэвиленд, председатель Нобелевского комитета по физике.
«И если у нас есть это свойство запутанности между двумя фотонами, мы можем установить общую информацию между двумя разными наблюдателями этих квантовых объектов. И это позволяет нам делать такие вещи, как тайное общение, способами, которые раньше были невозможны».
Вот почему квантовая информация не является эзотерическим мысленным экспериментом, сказала член Нобелевского комитета Ева Олссон. Она назвала это «яркой и развивающейся областью».
«Это имеет широкие и потенциальные последствия в таких областях, как безопасная передача информации, квантовые вычисления и сенсорные технологии», — сказал Олссон. «Его предсказания открыли ворота в другой мир, а также потрясли самые основы того, как мы интерпретируем измерения».
Все во вселенной может быть перепутано, но «обычно клубок как бы смывается». Это настолько хаотично и случайно, что когда вы смотрите на него… мы ничего не видим», — сказал профессор Гарварда Субир Сачдев, который работал над экспериментами по изучению квантово-запутанного материала, состоящего из 200 атомов. Но иногда ученые могут раскрыть ровно столько, чтобы иметь смысл и быть полезными во всем, от шифрования до сверхпроводников, сказал он.
Эксперименты нобелевского лауреата наблюдают за отношениями, которые существуют между частицами или светом, которые когда-то были рядом, но больше не существуют, сказал физик из Университета Джона Хопкинса Шон Кэрролл. Это не то, что можно увидеть или потрогать, и хотя ученые могут это наблюдать, им сложнее объяснить, почему и как это происходит, сказал он.
Говоря по телефону на пресс-конференции после объявления, Цайлингер сказал, что он «все еще немного шокирован», узнав, что получил награду.
«Но это очень позитивный шок», — сказал 77-летний Цайлингер, работающий в Венском университете.
Клаузер, Аспект и Цайлингер фигурировали в нобелевских спекуляциях уже более десяти лет. В 2010 году они получили премию Вольфа в Израиле, которую считают возможной предшественницей Нобелевской премии.
В то время как физики часто решают проблемы, которые на первый взгляд кажутся далекими от повседневных забот, — крошечные частицы и огромные тайны пространства и времени, — их исследования создают основу для многих практических применений науки.
Нобелевский комитет заявил, что Клаузер разработал квантовые теории, впервые представленные в 1960-х годах в ходе практического эксперимента. 75-летнему Аспекту удалось закрыть пробел в этих теориях, в то время как Цайлингер продемонстрировал явление, называемое квантовой телепортацией, которое эффективно позволяет передавать информацию на большие расстояния.
«Используя запутывание, вы можете передать всю информацию, которую несет объект, в другое место, где объект, так сказать, реконструируется», — сказал Цайлингер. Он добавил, что это работает только для мелких частиц.
«Это не то же самое, что в фильмах «Звездный путь» (где это есть) вы перевозите что-то, уж точно не человека, на определенное расстояние», — сказал он.
Когда он начал свое исследование, Цайлингер сказал, что эксперименты были «чисто философскими, без какого-либо возможного использования или применения».
С тех пор работы лауреатов используются для развития квантовых компьютеров, квантовых сетей и безопасной связи с квантовым шифрованием.
Неделя объявления Нобелевской премии началась в понедельник, когда шведский ученый Сванте Паабо получил премию в области медицины в понедельник за раскрытие секретов ДНК неандертальцев, которые обеспечили ключевое понимание нашей иммунной системы.
Продолжайте с химией в среду и литературой в четверг. Нобелевская премия мира 2022 года будет объявлена в пятницу, а премия по экономике — 10 октября.
Награды включают в себя денежный приз в размере 10 миллионов шведских крон (почти 900 000 долларов США) и будут вручены 10 декабря. Деньги получены из завещания, оставленного создателем премии, шведским изобретателем Альфредом Нобелем, который умер в 1895 году.
———
Джорданс сообщил из Берлина. Боренштейн из Кенсингтона, штат Мэриленд. Мэдди Буракофф внесла свой вклад из Нью-Йорка.
———
Следите за всеми новостями AP о Нобелевских премиях на https://apnews.com/hub/nobel-prizes.
