¾«¶«Ó°ÊÓ

Nagroda Nobla 2022 z fizyki. Mechanika kwantowa wciąż odkrywana na nowo

Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki została przyznana trzem naukowcom: Alainowi Aspectowi, Johnowi F. Clauserowi i Antonowi Zeilingerowi. Otrzymali ją „za eksperymenty ze splątanymi fotonami naruszające nierówności Bella i pionierską informatykę kwantową� - jak napisano w uzasadnieniu.

Opublikowano: 04 października 2022

O badaniach i osiÄ…gniÄ™ciach laureatów oraz o ich znaczeniu i potencjalnym zastosowaniu w praktyce mówiÄ… naukowcy z : dr hab. PaweÅ‚ Caban (prof. UÅ�), specjalista z dziedziny fizyki kwantowej, prodziekan WFiIS, i dr hab. PaweÅ‚ Kowalczyk (prof. UÅ�). 

Prof. PaweÅ‚ Caban: Badania tegorocznych laureatów Nagrody Nobla z fizyki dotyczÄ… fundamentalnych zagadnieÅ„ mechaniki kwantowej – teorii opisujÄ…cej zachowanie czÄ…stek mikroÅ›wiata. Od jej powstania na poczÄ…tku XX wieku budziÅ‚a ona wiele kontrowersji. Szczególnie trudny do zaakceptowania byÅ‚ probabilistyczny charakter mechaniki kwantowej czyli fakt, iż w wielu sytuacjach nie pozwala ona przewidzieć dokÅ‚adnego wyniku pomiaru, ale umożliwia tylko okreÅ›lenie prawdopodobieÅ„stw wystÄ…pienia różnych wyników.  

SÅ‚ynne zdanie Alberta Einsteina „Bóg nie gra w koÅ›ci’’ byÅ‚o wÅ‚aÅ›nie wyrazem sceptycyzmu co do probabilistycznego charakteru mechaniki kwantowej. Einstein wierzyÅ‚, że opis kwantowy nie jest ostateczny, że istniejÄ… tzw. zmienne ukryte, których na razie nie potrafimy kontrolować, ale które w peÅ‚ni determinujÄ… zachowanie ukÅ‚adów kwantowych. W latach 60. XX wieku nieżyjÄ…cy już J.S. Bell sformuÅ‚owaÅ‚ ogólne warunki, które musi speÅ‚niać każda teoria zawierajÄ…ca zmienne ukryte i zgodna z teoriÄ… wzglÄ™dnoÅ›ci. Warunki te majÄ… postać nierównoÅ›ci, nazywanych nierównoÅ›ciami Bella.  

Noble fizyka

Eksperymentalne sprawdzenie, czy nierównoÅ›ci Bella sÄ… speÅ‚nione, czy też nie, jest jednak niezwykle trudne. I tutaj na scenÄ™ wkraczajÄ… tegoroczni laureaci Nagrody Nobla. Ich zasÅ‚ugÄ… jest zaproponowanie i przeprowadzenie doÅ›wiadczeÅ„ demonstrujÄ…cych, że nierównoÅ›ci Bella sÄ… Å‚amane. DoÅ›wiadczenia te byÅ‚y niezwykle trudne, wymagaÅ‚y operowania na pojedynczych fotonach. Ich wyniki potwierdziÅ‚y jednak, że kwantowy opis rzeczywistoÅ›ci jest poprawny na najbardziej fundamentalnym poziomie.  

PrzyczyniÅ‚o siÄ™ to do burzliwego rozwoju kwantowej teorii informacji, która obecnie znajduje zastosowanie np. przy szyfrowaniu przesyÅ‚anych danych (kryptografia kwantowa), budowie komputerów kwantowych czy w tzw. metrologii kwantowej. Warto tu nadmienić, iż oprócz wkÅ‚adu trzeciego z tegorocznych noblistów - Antona Zeilingera - w badania nierównoÅ›ci Bella, ma on również bardzo znaczÄ…cy wkÅ‚ad w rozwój kwantowej teorii informacji. 

Prof. PaweÅ‚ Kowalczyk: Warto tu również nadmienić, iż oprócz wkÅ‚adu trzeciego z tegorocznych noblistów - Antona Zeilingera – w badania nierównoÅ›ci Bella, braÅ‚ on udziaÅ‚ w badaniach pokazujÄ…cych możliwość teleportacji kwantowej. Z jego badaÅ„ wynika, że jest ona możliwa (teleportacja) w zakresie przekazywania sobie przez czÄ…steczki informacji o swoim stanie. W procesie tym jeden foton nabywa cech drugiego, który z kolei je traci. Nie jest to jeszcze teleportacja atomów, czy zgoÅ‚a - jak w serialu „Star Trekâ€� ludzi lub caÅ‚ych statków kosmicznych – ale wstÄ™p, poczÄ…tek do takich rozważaÅ„, bynajmniej już nie teoretycznych. I zachÄ™ta do bardziej zaawansowanych eksperymentów.  

²Ñ²¹³Ù±ð°ù¾±²¹Å‚: prof. PaweÅ‚ Caban, WFiIS UÅ�, prof. PaweÅ‚ Kowalczyk WFiIS UÅ� 

Redakcja: Marcin Kowalczyk, Centrum Promocji UÅ� 

ul. Narutowicza 68, 90-136 �ódź
NIP: 724 000 32 43
Adres do doręczeń elektronicznych (ADE): AE:PL-74796-17640-IHHIV-17
KONTAKT​â¶Ä‹â¶Ä‹â¶Ä‹â¶Ä‹â¶Ä‹â¶Ä‹

Projekt Multiportalu U� współfinansowany z funduszy Unii Europejskiej w ramach konkursu NCBR