دانشمندان پیش‌گام در حوزه فناوری کوانتومی برنده جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۲ شدند

کمیته‌ی نوبل امروز سه‌شنبه اعلام کرد که جایزه‌ی نوبل فیزیک سال ۲۰۲۲ به‌‌پاس تلاش‌هایی که به پایه‌گذاری عصری تازه از فناوری کوانتومی منجر شده است، به‌طورمشترک به سه فیزیک‌دان به‌ نام‌های آلن اسپکت و جان اف کلاوسر و آنتون زیلینگر اهدا می‌شود.

به‌گزارش نیویورک تایمز، کمیته‌ی نوبل امروز در 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 مبتنی‌بر اطلاعات کوانتومی» هموار کرد.

پژوهش‌های برندگان نوبل فیزیک امسال برپایه‌ی اقدامات جان استوارت بلِ بنا شده است؛ فیزیک‌دانی که در دهه‌ی ۱۹۶۰ تلاش کرد تا دریابد آیا ذراتی که برای داشتن ارتباط عادی بیش‌از‌حد 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 هم‌زمان در دو یا چند مکان وجود داشته باشند. آن‌ها تا زمانی‌که 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 برنده‌ی نوبل فیزیک که جدا از یکدیگر فعالیت می‌کردند، آزمایش‌هایی انجام دادند که به روشن‌شدن ادعایی اساسی درباره‌ی 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 به‌دست 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 کمیته‌ی 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 به‌سرعت در حال پیشرفت است. پیش‌بینی‌های این علم درها را به‌سمت جهانی دیگر گشوده و بنیان نحوه‌ی تفسیر ما از اندازه‌گیری‌ها را نیز متزلزل کرده است.

به‌گفته‌ی کمیته‌ی نوبل، از سه دانشمند برنده به‌پاس آزمایش‌هایشان در‌زمینه‌ی فوتون‌های درهم‌تنیده و تثبیت نقض نامساوی بل و علم پیش‌گامانه‌ی اطلاعات کوانتومی تقدیر شده است. این کمیته در بیانیه‌ی خود در توییتر گفت: «توانایی دست‌کاری و مدیریت حالت‌های کوانتومی و تمام لایه‌های خواص آن‌ها، امکان دسترسی به ابزارهایی با ظرفیت غیرمنتظره را به ما می‌دهد.»

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

جایزه‌ی نوبل فیزیک دومین جایزه از مجموع چند جایزه‌ی نوبل است که هرساله به‌پاس‌‌ تلاش‌های پیش‌گامانه به دانشمندان شاخه‌های مختلف علمی اهدا می‌شود.