دانشمندان پیشگام در حوزه فناوری کوانتومی، برنده جایزه نوبل فیزیک 2022 شدند

کمیته نوبل امروز سه‌شنبه اعلام کرد که جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۲۲ به پاس تلاش‌هایی که به پایه‌گذاری عصری تازه از فناوری کوانتومی منجر شده است، به‌طور مشترک به سه فیزیکدان به‌نام‌های آلن اسپکت، جان اف کلاوسر و آنتون زیلینگر اهدا می‌شود.

به‌گزارش نیویورک تایمز، کمیته نوبل امروز درجریان نشستی خبری گفت این دانشمندان هرکدام آزمایش‌های پیشگامانه‌ای را با استفاده از حالت‌های کوانتومی درهم‌تنیده انجام داده‌اند؛ وضعیتی که در آن دو ذره وقتی از هم جدا می‌شوند، مانند ذره‌ای واحد رفتار می‌کنند. یافته‌های آن‌ها مسیر را برای «فناوری جدید مبتنی بر اطلاعات کوانتومی» هموار کرد.

پژوهش‌های برندگان نوبل فیزیک امسال برپایه اقدامات جان استوارت بل، فیزیکدانی بنا شده است که در دهه ۱۹۶۰ تلاش کرد تا دریابد آیا ذراتی که برای داشتن ارتباط عادی بیش از حد از یکدیگر دور شده‌اند، همچنان می‌توانند به‌صورت هماهنگ عمل کنند یا نه. این همبستگی همان چیزی است که «درهم‌تنیدگی کوانتومی» نامیده می‌شود.

براساس مکانیک کوانتومی، ذرات می‌توانند به‌طور هم‌زمان در دو یا چند مکان وجود داشته باشند. آن‌ها تا زمانی که به نحوی اندازه‌گیری یا مشاهده نشوند، ویژگی‌های رسمی را به خود نمی‌گیرند. با اندازه‌گیری یک ذره، مانند موقعیت یا چرخش آن، صرف‌نظر از اینکه ذره همراهش چقدر از جفت خود دور شده باشد، تغییر در آن مشاهده می‌شود.

سه برنده نوبل فیزیک که به‌صورت مجزا از یکدیگر فعالیت می‌کردند، آزمایش‌هایی انجام دادند که به روشن‌شدن ادعایی اساسی درباره درهم‌تنیدگی کوانتومی کمک کرد. این ادعا به رفتار ریزذراتی مانند الکترون‌ها مربوط است که در گذشته برهم‌کنش می‌کردند و سپس از یکدیگر دور می‌شدند.

دکتر کلاوسر که اهل آمریکا است، نخستین آزمایشگر در سال ۱۹۷۲ بود. او با استفاده از نوار چسب و قطعات یدکی در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در برکلی کالیفرنیا، تلاش کرد تا درهم‌تنیدگی کوانتومی را با شلیک هزاران فوتون در جهات مختلف اندازه بگیرد تا خاصیتی به نام قطبیدگی را بررسی کند. وقتی او قطبیدگی جفت فوتون‌ها را اندازه‌گیری کرد، آن‌ها با نشان‌دادن همبستگی ثابت کردند که اصلی به نام نامساوی بل نقض شده است و جفت فوتون‌ها درهم‌تنیده‌اند یا هماهنگ عمل می‌کنند.

پژوهش دکتر کلاوسر ۱۰ سال بعد به دست دکتر اسپکت، دانشمند فرانسوی و تیمش در دانشگاه پاریس انجام شد. سال ۱۹۹۸، دکتر زیلینگر، فیزیکدان اتریشی نیز هدایت آزمایش دیگری را برعهده گرفت که درهم‌تنیدگی بین سه یا چند ذره را بررسی کرد.

اوا اولسون، از اعضای کمیته نوبل فیزیک، خاطرنشان کرد که علم اطلاعات کوانتومی، کاربردهای گسترده‌ای در حوزه‌هایی مانند انتقال اطلاعات امن و رایانش کوانتومی دارد. او افزود علم اطلاعات کوانتومی «رشته‌ای پرجنب‌وجوش و به سرعت درحال پیشرفت است. پیش‌بینی‌های این علم درها را به سمت جهانی دیگر گشوده و بنیان نحوه تفسیر ما از اندازه‌گیری‌ها را نیز متزلزل کرده است.»

به‌گفته کمیته نوبل، سه دانشمند برنده به پاس آزمایش‌هایشان در زمینه فوتون‌های درهم‌تنیده، تثبیت نقض نامساوی بل و علم پیشگامانه اطلاعات کوانتومی، مورد تقدیر قرار گرفته‌اند. این کمیته در بیانیه خود در توییتر گفت: «توانایی دستکاری و مدیریت حالت‌های کوانتومی و تمام لایه‌های خواص آن‌ها، امکان دسترسی به ابزارهایی با پتانسیل غیرمنتظره را به ما می‌دهد.»

دکتر زیلینگر جایزه خود را تشویقی برای جوانان می‌داند. او گفت: «این جایزه بدون وجود بیش از صد جوانی که درطول سال‌ها با من همکاری و تمام این موفقیت‌ها را امکان‌پذیر کردند، دست‌یافتنی نبود.» هرچند دکتر زیلینگر اذعان می‌کند که جایزه نوبل او کاربردهای آتی تلاش‌هایش را درنظرگرفته است، به دانشمندان جوان توصیه می‌کند «کاری را که برایتان جالب است انجام دهید و چندان به کاربردهای احتمالی اهمیت ندهید.»

جایزه نوبل فیزیک دومین جایزه از مجموع چند جایزه نوبل است که هر ساله به پاس‌های تلاش‌های پیشگامانه به دانشمندان شاخه‌های مختلف علمی اهدا می‌شود.