Kvanttitietokoneiden "esi-isät" saivat fysiikan Nobel-palkinnon

Vuoden 2022 fysiikan Nobel-palkinnon voittajat ovat Alain Aspect, John Clauser ja Anton Zeilinger. komitea

palkitsee tunnustettuja innovatiivisia kokeilujakietoutuneet kvanttitilat, joissa kaksi hiukkasta käyttäytyvät yhtenä, vaikka ne olisivat eronneet. Tutkijoiden työn tulokset loivat pohjan kvanttitietokoneiden, salauksen, viestintäverkkojen ja muiden teknologioiden kehittämiselle.

Kvanttimekaniikka mahdollistaa kaksi tai useampiahiukkasten olemassaolo sotkeutuneessa tilassa. Tämä tarkoittaa, että se, mitä tapahtuu yhdelle kietoutuvan parin hiukkasista, määrittää sen, mitä tapahtuu toiselle hiukkaselle, vaikka ne olisivat kaukana toisistaan.

Fysiikan Nobel-palkinnon saajat. Kuva: Niklas Elmehed, Nobel-palkinto Outreach

1960-luvulla John Stuart Bell kehittihänen mukaansa nimetty matemaattinen epäyhtälö, joka vihjasi korrelaation johtuvan siitä, että kietoutuvan parin hiukkaset sisälsivät piilotettuja muuttujia, ohjeita, jotka kertoivat heille, mikä tulos heidän pitäisi antaa kokeessa.

John Clauser, ensimmäinen palkinnon saajista, kehittiJohn Bellin ideoita ja suoritti käytännön kokeen, jonka piti vahvistaa tai kumota hypoteesi. Kun hän teki mittauksia, ne vahvistivat kvanttimekaniikan, mikä selvästi rikkoi Bellin epätasa-arvoa. Tämä tarkoittaa, että kietoutumista ei voida korvata piilomuuttujien teorialla.

Pieni "porsaanreikä" viittaa mahdollisuuteentietojen (muuttujien) vaihto sotkeutuneiden hiukkasten välillä päästön aikana, jäi John Clauserin kokeen jälkeen. Alain Aspect, toinen palkittu, kehitti järjestelyn tämän hypoteesin testaamiseksi. Hän pystyi vaihtamaan mittausasetuksia sen jälkeen, kun kietoutunut pari oli lähtenyt lähteestään, mikä osoitti, että niiden lähetyshetkellä olemassa olleet vuorovaikutukset eivät voineet vaikuttaa tulokseen.

Lopuksi kolmas voittaja - Anton Zeilinger -alkoi käyttää takertuneita kvanttitiloja käytännön ongelmiin. Hänen tutkimusryhmänsä on muun muassa osoittanut ilmiön nimeltä kvanttiteleportaatio, joka mahdollistaa kvanttitilan siirtämisen hiukkasesta toiseen kaukaa.

Lue lisää:

Halkaisijaltaan puoli kilometriä oleva asteroidi lähestyy Maata

Jättiläinen "arpi" maan pinnalla avaruudesta kuvattuna

Kävi ilmi, mitä tapahtuu ihmisen aivoille tunnin kuluttua metsässä

Kannessa: Johan Jarnestad, Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia