Нобелевская премия по физике присуждается ученым, проложившим путь к квантовым вычислениям

Трое ученых, заложивших основу для понимания странного «запутанного» поведения квантовых частиц, получили Нобелевскую премию по физике 2022 года. Французский физик Ален Аспект, австриец Антон Цайлингер и американец Джон Клаузер были награждены за свои эксперименты по изучению природы запутанных квантовых частиц.

Вопреки логике нашей повседневной реальности такие частицы ведут себя как единое целое, даже когда они находятся далеко друг от друга. В настоящее время инженеры работают над использованием этого странного поведения в ряде революционных технологий, включая квантовые вычисления и квантовую криптографию, предположительно неуязвимую технику безопасного кодирования информации.

Начало квантовой теории восходит к великим физикам начала 20 века, включая Альберта Эйнштейна и Нильса Бора. Но поколение, представленное тремя новыми лауреатами Нобелевской премии, преодолело разрыв между теорией и практическими экспериментами и приложениями.

«Квантовая информатика — динамичная и быстро развивающаяся область. Она имеет широкий спектр потенциальных применений в таких областях, как безопасная передача информации, квантовые вычисления и сенсорные технологии», — заявила Ева Олссон, член Нобелевского комитета по физике.

«Нобелевская премия по физике этого года присуждается за новаторскую работу и науку центральных фигур, которые взяли на себя вызовы и решили их в лабораториях». Одним из наиболее зрелых приложений квантовой технологии является квантовая криптография, которая использует тот факт, что изменения, внесенные в одну частицу в запутанной системе, влияют на другую.

Таким образом, ключи шифрования секретных сообщений могут быть закодированы в квантовых состояниях таких частиц. Этими ключами можно безопасно обмениваться между сторонами в процессе связи, потому что любой перехват секретных ключей третьей стороной неизбежно изменит квантовое состояние частиц и сделает ключи недействительными.

Распространение квантовых ключей через спутники впервые было продемонстрировано Китаем в 2016 году в рамках его проекта «Квантовые эксперименты в космическом масштабе». С тех пор страны во всем мире начали разрабатывать аналогичные технологии. Возможно, наиболее известное применение запутанных квантовых частиц связано с зарождающейся областью квантовых вычислений.

Квантовые компьютеры кодируют информацию в квантовые состояния частиц, что может привести к гигантским скачкам в скорости обработки информации. Ученые считают, что после того, как квантовые компьютеры будут запущены и запущены, они ускорят исследования лекарств, материаловедение и приведут к улучшениям в моделировании изменения климата и прогнозировании погоды, среди прочих преимуществ.

«Становится все более очевидным, что появляется новый вид квантовой технологии», — заявил Андерс Ирбек, председатель Нобелевского комитета по физике. «Мы видим, что работа лауреатов с запутанными состояниями имеет большое значение, даже помимо фундаментальных вопросов интерпретации квантовой механики».

«Эта премия демонстрирует фундаментальную красоту физики», — прокомментировала в своем заявлении Пенелопа Льюис, главный издатель издательского отдела Американского института физики. «С помощью своих новаторских экспериментов в области квантовой запутанности Аспект, Клаузер и Цайлингер перенесли квантовую механику из ее философских истоков — насчитывающую почти столетие — в наши дни.

Их эксперименты заложили основу для невероятных достижений в области квантовых вычислений и криптографии. технологии, способные изменить современный мир».