منحت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2022 لكل من آلان أسبكت، وجون إف. كلوزر، وأنطون زيلينجر وذلك لتجاربهم على التشابك الكمي الفوتوني، وإثبات انتهاك متباينة بيل وريادتهم لعلم المعلومات الكمومية.
وأجرى آلان أسبكت وجون كلوزر وأنطون زيلينجر تجارب رائدة باستخدام حالات كمومية متشابكة، حيث يتصرف جسيمان كوحدة واحدة حتى بعد انفصالهم عن بعضهم البعض. ومهدت نتائجهم الطريق لتكنولوجيا جديدة تعتمد على المعلومات الكمومية، وبدأت التأثيرات التي لا توصف لميكانيكا الكم في إيجاد تطبيقات.
هناك الآن مجال واسع من البحوث التي تشمل الحواسيب الكمومية والشبكات الكمية والاتصالات الكمية الآمنة المشفرة. وأحد العوامل الرئيسية في هذا التطور هو كيف تسمح ميكانيكا الكم لجسيمين أو أكثر بالتواجد فيما يسمى بحالة التشابك. فما يحدث لأحد الجسيمات في زوج متشابك يحدد ما يحدث للجسيم الآخر، حتى لو كانا متباعدين.
ولفترة طويلة، كان السؤال المطروح هو ما إذا كان الإرتباط ناتجًا عن احتواء الجسيمات في زوج متشابك على متغيرات خفية، وتعليمات تخبرهم بالنتيجة التي ينبغي عليهم تقديمها في التجربة.
في الستينات، طور جون ستيوارت بيل المتباينة الرياضية التي سميت باسمه. تنص المتباينة على أنه في حالة وجود متغيرات خفية، فإن الارتباط بين نتائج عدد كبير من القياسات لن يتجاوز أبدًا قيمة معينة. ومع ذلك، تتنبأ ميكانيكا الكم بأن نوعًا معينًا من التجارب سوف ينتهك متباينة بيل، مما يؤدي إلى ارتباط أقوى مما يمكن أن يكون ممكنًا.
طور جون كلوزر أفكار جون بيل، مما أدى إلى تجربة عملية عندما أجرى القياسات، دعموا ميكانيكا الكم من خلال انتهاك واضح لمتباينة بيل. هذا يعني أنه لا يمكن استبدال ميكانيكا الكم بنظرية تستخدم المتغيرات الخفية وبقيت بعض الثغرات بعد تجربة جون كلوزر.
طور آلان أسبكت نظامًا، مستخدمًا إياه بطريقة أغلقت ثغرة مهمة كان قادرًا على تبديل نظم القياس بعد أن غادر زوج متشابك مصدره، وبالتالي فإن النظام الذي كان موجودًا عند انبعاثهما لا يمكن أن يؤثر على النتيجة.
باستخدام أدوات محسنة وسلسلة طويلة من التجارب، بدأ أنطون زيلينجر في استخدام الحالة الكمية المتشابكة من بين أشياء أخرى.
كما أثبتت مجموعته البحثية ظاهرة تسمى النقل الآني الكمي، والتي تجعل من الممكن نقل حالة كمومية من جسيم إلى آخر على مسافة.
«لقد أصبح من الواضح بشكل متزايد أن نوعًا جديدًا من التكنولوجيا الكمومية أخذ في الظهور. يمكننا أن نرى الأهمية الكبيرة لعمل الحائزين على الجائزة مع الحالات المتشابكة حتى بعد الأسئلة الأساسية حول ميكانيكا الكم.»
أندرس إيرباك
رئيس لجنة نوبل في الفيزياء
