Úttörő kvantumfizikai kutatásaiért Alain Aspect francia, John F. Clauser amerikai és Anton Zeilinger osztrák fizikus kapja az idei fizikai Nobel-díjat a Svéd Királyi Tudományos Akadémia keddi stockholmi bejelentése szerint.
Az elismerést „az összefonódott fotonokkal végzett kísérleteikért, a Bell-egyenlőtlenség sérülésének megállapításáért, valamint a kvantuminformatika területén végzett úttörő kutatásaikért” ítélték a tudósoknak az akadémia méltatása alapján.
Alain Aspect, John Clauser és Anton Zeilinger úttörő kutatásokat végeztek el összefonódott kvantumállapotokkal, ahol két részecske egy egységként viselkedik akkor is, ha egymástól távol vannak – olvasható az illetékes Nobel-bizottság közleményében.
A három tudós eredményei utat nyitottak a kvantuminformáción alapuló új technológiák számára. Az alkalmazási területek között vannak ma már a kvantumszámítógépek, a kvantumhálózatok és a kommunikáció kvantumos titkosítása is.
Ennek a fejlődésnek az egyik kulcsfontosságú tényezője, hogy a kvantummechanika lehetővé teszi, hogy két vagy több részecske úgynevezett összefonódott állapotban létezzen. Ami egy összefonódott párban az egyik részecskével történik, meghatározza azt, ami a másikkal történik, még akkor is, ha távol vannak egymástól.
Hosszú időn át az volt a kérdés, hogy vajon azért áll-e fenn ez a kapcsolat, mert az összefonódott pár tagjai rejtett változókat, instrukciókat tartalmaznak, melyek „megmondják nekik”, hogy milyen eredményt kell adniuk egy kísérletben.
1960-ban John Stewart Bell kifejlesztette a később róla elnevezett matematikai egyenlőtlenséget, amely szerint ha vannak rejtett változók, akkor a sok mérés eredményei közötti korreláció sosem halad meg egy bizonyos értéket. Ezzel szemben a kvantummechanika azt jósolja, hogy egy bizonyos fajta kísérlet megsérti a Bell-egyenlőtlenséget, ezzel erősebb korrelációt eredményez, mint ami másképp lehetséges volna.
John Clauser gyakorlati kísérletekkel igazolta a Bell-egyenlőtlenség sérülését. Ez azt jelentette, hogy a kvantummechanika nem helyettesíthető olyan elmélettel, amely rejtett változókat használ.
Néhány „kiskapu” azonban Clauser kísérlete után is maradt, Alain Aspect ezért tovább fejlesztette a kísérleteket, és sikerült bezárnia egy fontos kiskaput. A mérési beállításokat át tudta kapcsolni azután, hogy egy összefonódott pár elhagyta a forrását, így a kibocsátásukkor létező beállítás nem befolyásolta az eredményt.
Az összefonódott kvantumállapotokat Anton Zeilinger finom eszközökkel kezdte használni egy hosszú kísérletsorozatban. Kutatócsoportja – egyebek mellett – kimutatta az úgynevezett kvantumteleportálást, amely lehetővé teszi, hogy egy kvantumállapotot távolról átvigyen az egyik részecskéről a másikra.
„Egyre világosabb, hogy egy új fajta kvantumtechnológia van kialakulóban. Láthatjuk, milyen nagy a jelentősége a díjazottak össszefonódott állapotokkal végzett munkájának, amely még a kvantummechanika értelmezésének alapvető kérdésein is túlmutat”
– magyarázta Anders Irbäck, a fizikai Nobel-bizottság elnöke.
Alain Aspect 1947-ben született a franciaországi Agenben, 1983-ban szerezte meg doktori fokozatát az Orsay Egyetemen (a későbbi Paris-Sud Egyetemen). Ezt követően három évig Kamerunban tanított. A Francia Tudományos Akadémia és a Francia Technológiai Akadémia tagja, az Paris-Saclay Egyetem és a palaiseaui Műszaki Egyetem professzora.
John F. Clauser 1942-ben született a kaliforniai Pasadenában. A Walnut Creek-i J.F. Clauser & Associates kutatóintézetben dolgozik. A Columbia Egyetemen 1966-ban fizikából diplomázott, majd 1969-ben doktorált. 1969 és 1996 között a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium, a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium és a Kaliforniai Egyetem, Berkeley kutatója volt.
Anton Zeilinger osztrák kvantumfizikus 1945-ben született. Tanulmányokat folytatott a Bécsi Műszaki Egyetemen, az Innsbrucki Egyetemen, a Massachusettsi Műszaki Egyetemen (MIT) és a berlini Humboldt Egyetemen is. A Bécsi Egyetem kutatója. 2007-ben megkapta az Isaac Newton Medált. 2006 óta az Ausztriai Tudományos és Technológiai Intézet kuratóriumának alelnöke. 2009-ben megalapította a Traunkircheni Nemzetközi Akadémiát, amely a természettudományok és a technológia területén tehetséges diákok támogatásával foglalkozik.
A három tudós – aki 2010-ben együtt kapta meg a Wolf-díjat is – a Nobel-díjjal járó 10 millió svéd koronán (375 millió forintnyi összegen) egyenlően osztozik majd. A díjat hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján adják át.
