Нобелевскую премию по физике получили исследователи квантовой запутанности

Нобелевская премия в области физики 2022 года присуждена группе ученых – французу Алену Аспе, американцу Джону Клаузеру и австрийцу Антону Цайлингеру. Об этом объявил Нобелевский комитет Королевской академии наук.

Премия присуждена за «эксперименты с запутанными фотонами, установление [принципа] нарушения неравенств Белла и первенство [в создании] науки о квантовой информации», говорится в мотивировочной части решении Нобелевского комитета.

Ученые описали эффект «квантового запутывания», когда входившие в состав одной и той же системы частицы продолжают «чувствовать» изменения состояния друг друга даже на расстоянии нескольких километров. Премия присуждена за эксперименты с запутанными фотонами, выявление нарушения неравенства Белла (теорема Белла показывает, что вне зависимости от реального наличия в квантово-механической теории неких скрытых параметров, которые влияют на любую физическую характеристику квантовой частицы, можно провести серийный эксперимент. Его статистические результаты подтвердят либо опровергнут наличие скрытых параметров в квантово-механической теории) и новаторство в области квантовой информатики.

«С помощью новаторских экспериментов Аспе, Клаузер и Цайлингер показали потенциал для исследования и контроля запутанных частиц. То, что происходит с одной частицей в переплетенной паре, определяет происходящее с другой, даже если обе находятся на слишком большом расстоянии, чтобы воздействовать друг на друга. Создание лауреатами экспериментальных инструментов заложило основу для новой эры квантовых технологий», – отметил комитет.

Ученые провели новаторские эксперименты, используя запутанные квантовые состояния, в которых две частицы ведут себя как единое целое, даже если их разъединить. Их результаты расчистили путь для новых технологий, основанных на квантовой информатике, считают эксперты.

«Становится все более очевидным, что появляется новый вид квантовой технологии. Мы видим, что работа лауреатов с запутанными состояниями имеет большое значение, даже помимо фундаментальных вопросов интерпретации квантовой механики», – отметил председатель Нобелевского комитета по физике Андерс Ирбек.

Ален Аспе родился в 1947 году во Франции. С 1965 по 1969 годы учился в Высшей нормальной школе в Кашане и Парижском университете, с 1969 по 1971 годы был сотрудником университета Париж-юг, где занимался подготовкой диссертации по оптике. После защиты этой работы в 1971 году уехал в Камерун, где работал в Высшей нормальной школе Яунде до 1974 года. В 1983 году защитил докторскую диссертацию по неравенствам Белла. В настоящее время является почетным директором по исследованиям во французском Национальном центре научных исследований, профессором парижской Политехнической школы и Высшей школы Института оптики. Аспе известен тем, что ему удалось объяснить фундаментальные аспекты квантового и механического поведения одиночных фотонов, пар фотонов и атомов. Он внес значительный вклад в понимание квантового мира. Аспе – академик Французской академии наук, иностранный член Национальной академии наук США, член-корреспондент Австрийской академии наук. Среди его наград – премия в области квантовой электроники и оптики (награжден в 2009 году) Европейского физического общества и учрежденная ЮНЕСКО медаль Нильса Бора, которую он получил в 2013 году.

Джон Клаузер родился в 1942 году в Пасадине, пригороде Лос-Анджелеса. В 1964 году получил степень бакалавра физики в Калифорнийском технологическом институте, в 1969 году – степень доктора философии Колумбийского университета. C 1966 по 1969 год работал в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, Ливерморской национальной лаборатории и Калифорнийском университете, где занимался экспериментальными исследованиями теоремы Белла. В 2010 году Клаузер вместе с Аспе и Цайлингером был удостоен премии Вольфа.

Антон Цайлингер родился в австрийском городе Рид-им-Иннкрайс в 1945 году. С 1963 года изучал физику и математику в Венском университете, в 1971 году защитил диссертацию по деполяризации нейтронов. После работал в Венском институте атома и читал лекции в ряде ведущих западных университетов. В 1990-2013 годах занимался экспериментальной физикой в университете Инсбрука и Венском университете. В 2004-2013 годах возглавлял Институт квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI) Австрийской академии наук. В 2013 году стал ее руководителем. В 2022 году оставил административную работу, сосредоточившись на научных исследованиях в IQOQI.

По признанию мирового экспертного сообщества, работы Цайлингера «заложили концептуальную и экспериментальную основы изучения квантовой физики». За свою научную деятельность австрийский ученый отмечен рядом престижных наград. В их числе медаль Исаака Ньютона (2008), орден «За заслуги перед Федеративной Республикой Германия» (2009) и другие. Является членом Национальной академии наук США, а также Австрийской, Французской, Германской, Российской и Китайской академий наук и ряда других исследовательских организаций

Вручение награды состоится 10 декабря, в день смерти Альфреда Нобеля. Церемония – после двухлетнего перерыва в связи с пандемией – вновь пройдет в Стокгольмской филармонии, где на украшенной цветами сцене из рук короля Карла XVI Густава лауреаты получат золотую медаль с портретом учредителя премии и диплом.

В 2021 году Нобелевскую премию по физике получили трое ученых — Сюкуро Манабе, Клаус Хассельман и Джорджо Паризи — за «новаторский вклад в понимание комплексных физических систем». Половина премии досталась немцу Хассельману и американцу Манабе, которые оценили влияние человека на глобальное потепление. Вторую половину получил итальянский физик Паризи, открывший неизвестные закономерности материалов с неупорядоченной структурой.

В 2020 году Нобелевская премия в области физики была присуждена Роджеру Пенроузу из Великобритании, Райнхарду Генцелю и Андреа Гез из США. Двое американских ученых получили награду за доказательство, что в центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра, а британец Роджер Пенроуз — за научное обоснование в 1965 году, что такие объекты могут образовываться.

В 2019 году лауреатами премии Нобеля по физике стали швейцарцы Мишель Майор и Дидье Кело, поделившие половину награды за открытие экзопланеты на орбите звезды солнечного типа. Американец Джим Пиблс получил вторую половину Нобелевки «за теоретические исследования в физической космологии». Он более двух десятилетий посвятил разработке модели Большого взрыва, которая дала современное понимание истории Вселенной.

В 2018 году Нобелевскую премию в этой категории получили Артур Эшкин из США за открытие оптических пинцетов (с их помощью можно захватывать частицы, атомы и молекулы «пальцами» лазерных лучей), а также Жерар Мур (Франция) и Донна Стрикланд (Канада) за изобретения метода генерирования ультракоротких оптических импульсов высокой интенсивности.

В 2017 году обладателями Нобелевской премии стали физики из США — Кип Торн, Райнер Вайсс и Берри Бериш. Награду они получили «за решающий вклад в проект лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории и наблюдение за гравитационными волнами».

Размер денежной составляющей Нобелевской премии в каждой номинации в этом году, как и в прошлом, составит 10 млн крон (чуть более $900 тыс. по текущему курсу).

По материалам ТАСС, РБК, газеты «Известия»