Физичарите Алаин Аспе од Франција, Џон Клаузер од Соединетите Држави и Антон Цајлингер од Австрија ќе поделат сума од 10 милиони шведски круни (915.000 американски долари) „за експерименти со заплеткани фотони, утврдувајќи прекршување на Беловата теорема и пионерска квантна информатичка наука“.

Светот на квантната механика навистина изгледа многу чудно. На училиште нè учат дека равенките во физиката ни дозволуваат да предвидиме точно како ќе се однесуваат работите во иднина - каде ќе оди топката ако ја спуштиме по рид, на пример.

Квантната механика е сосема поинаква. Наместо да предвидува индивидуални исходи, таа ни говори за  веројатноста за пронаоѓање субатомски честички на одредени места. Честичката всушност може да биде на неколку места во исто време, пред случајно да „одбере“ една локација кога ќе ја измериме, објаснува Роберт Јанг, професор по физика и директор на Центарот за квантни технологии Ланкастер.

Дури и самиот, голем Алберт Ајнштајн бил вознемирен од ова - до тој степен што бил убеден дека не е во ред. Наместо исходите да бидат случајни, тој мислеше дека мора да има некои „скриени варијабили“ - сили или закони што не можеме да ги видиме - кои очекувано влијаат на резултатите од нашите мерења.

Некои физичари, сепак, ги прифатија последиците од квантната механика. Џон Бел, физичар од Северна Ирска, направил важен чекор напред во 1964 година, смислувајќи теоретски тест за да покаже дека скриените променливи што ги имал на ум Ајнштајн не постојат.

Според квантната механика, честичките можат да бидат „заплеткани“, плашливо поврзани така што ако манипулирате со едната, автоматски и веднаш манипулирате со другата.

Ако оваа морничава врска - честичките кои се оддалечени една од друга и во еден момент мистериозно влијаат една на друга - требало да ги објасни така што честичките кои комуницираат една со друга преку скриени варијабили, тоа би барало побрза комуникација од светлината меѓу нив двете, што Ајнштајновата теорија забранува.

Квантната заплетканост е предизвикувачки концепт за разбирање, кој во суштина ги поврзува својствата на честичките без разлика колку се оддалечени една од друга. Замислете сијалица која емитува два фотони (честички на светлина) кои патуваат во спротивни насоки од неа.

Ако овие фотони се заплеткани, тогаш тие можат да делат својство, како што е нивната поларизација, без оглед на нивната оддалеченост. Бел замислил да прави посебни експерименти на овие два фотона и да ги спореди нивните резултати за да докаже дека тие се заплеткани (вистински и мистериозно поврзани).

Клаузер ја спровел теоријата на Бел во пракса во време кога извршувањето на експерименти на единечни фотони беше речиси незамисливо. Во 1972 година, само осум години по познатиот мисловен експеримент на Бел, Клаузер покажа дека светлината навистина може да се заплетка.

Иако резултатите на Клаузер беа револуционерни, имаше неколку алтернативни, поегзотични објаснувања за резултатите што ги доби.

Ако светлината не се однесува точно како што мислеа физичарите, можеби нејзините резултати би можеле да се објаснат без заплеткување. Овие објаснувања се познати како дупки во тестот на Бел, а Алан Аспе беше првиот што го оспори ова.

Имено, Аспе смислил генијален експеримент за да исклучи една од најважните потенцијални дупки во тестот на Бел. Тој покажа дека заплетканите фотони во експериментот всушност не комуницираат едни со други преку скриени варијабили како основа да одлучат за исходот од тестот на Бел.

Тоа значи дека тие се навистина морничаво поврзани.

Во науката, е неверојатно важно да се тестираат концепти за кои веруваме дека се точни. И малкумина одиграа поважна улога во тоа од Аспе. Квантната механика беше тестирана одново и одново во текот на минатиот век и успеа да преживее.

Квантна технологија

Можеби на просечниот човек не му е јасно зошто е важно како се однесува микроскопскиот свет или дека фотоните може да се заплеткаат. Тука навистина блеска визијата на Цајлингер.

Во минатото, нашето знаење за класичната механика го користевме за изградба на машини, за производство во фабриките, што доведе до индустриска револуција. Познавањето на однесувањето на електрониката и полупроводниците ја започна дигиталната револуција.

Но, разбирањето на квантната механика ни овозможува да ја искористиме, да направиме уреди способни да прават нови работи. Навистина, многумина веруваат дека тоа ќе доведе до следната револуција во квантната технологија.

Квантното заплеткување може да се користи во пресметките за обработка на информации на начини кои претходно не биле можни. Откривањето мали промени во заплетот може да им овозможи на сензорите да детектираат нешта со поголема прецизност од кога било досега.

Комуникацијата со заплеткана светлина, исто така, може да гарантира сигурност, бидејќи мерењата на квантните системи можат да детектираат присуство на прислушувачи.

Работата на Цајлингер го отвори патот за квантната технолошка револуција со тоа што покажа како е можно да се поврзат низа заплеткани системи заедно, градејќи го квантниот еквивалент на мрежата.

Во 2022 година, овие апликации на квантната механика не се научна фантастика. Ги имаме првите квантни компјутери. Кинескиот сателит Мо-цу користи заплеткување за да овозможи безбедна комуникација низ целиот свет. И квантните сензори се користат во апликации од медицински слики до откривање на подморници.

Конечно, Нобеловиот комитет за 2022 година ја препозна важноста на практичните основи за производство, манипулација и тестирање на квантната испреплетеност и револуцијата што ја поттикнува со своите откритија.