Home Uncategorized НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО ФИЗИКЕ 2022 ГОДА

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО ФИЗИКЕ 2022 ГОДА

by usto
Акс аз сомонаи https://www.techinsider.ru/science/15139-krotovye-nory-i-kvantovaya-zaputannost-est-svyaz.

Каждый год Шведская королевская академия наук отмечает выдающиеся открытия в разных областях науки, способствуя ее развитию и популяризации в обществе. Всего за несколько лет научно-технический прогресс позволил физикам подтвердить существование черных дыр и гравитационных волн, разработать физические модели климата Земли и даже обнаружить далекие экзопланеты на орбите солнцеподобных звезд – каждое из этих открытий удостоилось награды Нобелевского комитета.

В 2022 году лауреатами Нобелевской премии по физике стали Ален Аспе, Джон Клаузер и Антон Цайлингер. Трое физиков удостоились награды за эксперименты по квантовой запутанности, в основе которых лежат труды таких выдающихся ученых как Нильс Бор, Альберт Эйнштейн и Джон Белл – все они хотели понять природу странного поведения элементарных частиц, способных находиться далеко друг от друга сохраняя между собой связь.

Квантовая запутанность — физическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. Происходящее с одной частицей в запутанной паре, определяет то, что происходит с другой, даже если они находятся слишком далеко, чтобы влиять друг на друга. Суть её в том, что измерение какого-либо параметра одной частицы сопровождается мгновенным (быстрее скорости света) получением информации о состоянии другой.

В последние десятилетия стало ясно, что казавшиеся не имеющими никакой практической пользы явления квантовой механики, связанные квантовой запутанностью, всё же начинают находить применение. В настоящее время уже существует обширная область исследований, включающая квантовые компьютеры, квантовые сети и безопасную связь с квантовым шифрованием, где они используются. Оказалось, что запутанные квантовые состояния обладают большим потенциалом для создания новых способов хранения, передачи и обработки информации. Большую роль в развитии этого направления исследований сыграли работы новых нобелевских лауреатов А.Аспе, Дж.Клаузера и А.Цайлингера, которые своими экспериментами не только решили ряд фундаментальных вопросов интерпретации квантовой механики, но и открыли дорогу новым технологиям. Разработка лауреатами экспериментальных инструментов заложила основу для будущих квантовых технологий. Каждый из них получил треть нобелевской премии с формулировкой «За эксперименты с запутанными фотонами, установление нарушения неравенств Белла и новаторство в квантовой информатике».

Долгое время оставался открытым вопрос: есть ли некая скрытая связь запутанных частиц, незаметно от нас сообщающая им, какой результат они должны дать в эксперименте. Теоретически это означает наличие скрытых переменных, о которых нам ничего неизвестно. В 1960-х годах Дж.С.Белл разработал математическое неравенство, названное в его честь. Оно утверждало, что при наличии скрытых переменных корреляция (характеристика связи) между результатами большого количества измерений никогда не превысит определенного значения. Однако квантовая механика предсказывала, что определенный тип эксперимента может нарушить неравенство Белла, что означает наличие более сильной корреляции и, как следствие, отсутствие скрытых переменных и связей.

Американский физик Дж.Клаузер развил идеи Белла и провёл эксперимент (1972), который явно нарушил неравенство Белла. Это было первое экспериментальное наблюдение нарушения неравенства Белла. Клаузер показал, что квантовую механику нельзя заменить теорией, использующей скрытые переменные. Однако некоторые вопросы всё ещё оставались.

Существовали “уязвимые моменты” теории с помощью которых оппонент мог подвергнуть сомнению полученные результаты: что, если экспериментальная установка каким-то образом выбрала частицы, у которых оказалась сильная корреляция, и не обнаружила другие? Если это так, частицы все еще могут нести скрытую информацию. Французский физик, профессор Университета Париж-Сакле и Политехнической школы, А.Аспе разработал установку, закрывшую важнейшую лазейку. Для этого он смог придумать механизм переключения настройки измерения за несколько миллиардных долей секунды после того, как запутанная пара покинула свой источник, поэтому настройка, существовавшая в момент их испускания, не могла повлиять на измерения. Его эксперимент дал очень четкий результат: квантовая механика верна и скрытых переменных нет.

Заслуга последнего из награждённых исследователей А.Цайлингера в том, что он начал использовать запутанные квантовые состояния, используя усовершенствованные инструменты и длинную серию экспериментов. Среди прочего, его исследовательская группа продемонстрировала явление, называемое квантовой телепортацией, которое позволяет перемещать квантовое состояние от одной частицы к другой на расстоянии. Это единственный способ передать квантовую информацию из одной системы в другую без потери какой-либо ее части и важная часть будущих информационных технологий. 

Составители: Ф.Шокир, А.Бурхонзода, Э.Окилов

Источники

  1. https://hi-news.ru/eto-interesno/nobelevskaya-premiya-po-fizike-2022-kvantovaya-zaputannost-i-teleportaciya.html.
  2. https://naked-science.ru/article/physics/nobelevka-po-fizike-2022.
  3. https://www.nkj.ru/news/46497.
  4. https://www.techinsider.ru/science/15139-krotovye-nory-i-kvantovaya-zaputannost-est-svyaz.
0 comment

Related Articles