Читај ми!

Научници добили Нобелову награду за физику јер су доказали да је Ајнштајн погрешио

Нобелова награда за физику 2022. додељена је тројцу научника за пионирске експерименте у квантној механици, теорији која покрива микро-свет атома и честица.

Физичари Ален Аспе из Француске, Џон Клаузер из Сједињених Држава и Антон Цајлингер из Аустрије поделиће суму од 10 милиона шведских круна (915.000 америчких долара) „за експерименте са заплетеним фотонима, утврђујући кршење Белове теореме и пионирске квантне информационе науке“.

Свет квантне механике заиста изгледа веома чудно. У школи нас уче да нам једначине у физици омогућавају да тачно предвидимо како ће се ствари понашати у будућности – где ће лопта отићи ако је котрљамо низ брдо, на пример.

Квантна механика је сасвим другачија. Уместо да предвиђа појединачне исходе, он нам говори о вероватноћи проналаска субатомских честица на одређеним местима. Честица заправо може бити на неколико места у исто време, пре него што насумично „одабере" једну локацију када је меримо, објашњава Роберт Јанг, професор физике и директор Центра за квантне технологије у Ланкастеру.

Чак је и сам велики Алберт Ајнштајн био узнемирен овим – до тачке у којој је био убеђен да је то погрешно. Уместо да исходи буду насумични, он је мислио да морају постојати неке „скривене варијабле" – силе или закони које не можемо да видимо – које предвидиво утичу на резултате наших мерења.

Неки физичари су, међутим, прихватили последице квантне механике. Џон Бел, физичар из Северне Ирске, направио је важан напредак 1964. године, осмисливши теоријски тест да покаже да скривене варијабле које је Ајнштајн имао на уму не постоје.

Према квантној механици, честице могу бити „заплетене“, сабласно повезане тако да ако манипулишете једном онда аутоматски и одмах манипулишете и другом.

Ако би се ова сабласна повезаност – честице које су удаљене једна од друге и у једном тренутку мистериозно утичу једна на другу – требало да објасни тако што честице комуницирају једна са другом преко скривених варијабли, то би захтевало комуникацију бржу од светлости између њих двоје, што Ајнштајнове теорије забрањују.

Квантна запетљаност је концепт који је изазован за разумевање, у суштини повезује својства честица без обзира колико су удаљене. Замислите сијалицу која емитује два фотона (светлосне честице) који путују у супротним смеровима од ње.

Ако су ови фотони уплетени, онда могу да деле својство, као што је њихова поларизација, без обзира на њихову удаљеност. Бел је замишљао да одвојено ради експерименте на ова два фотона и да упореди њихове резултате како би доказао да су уплетени (истински и мистериозно повезани).

Клаузер је спровео Беллову теорију у праксу у време када је извођење експеримената на појединачним фотонима било готово незамисливо. Године 1972, само осам година након Беловог чувеног мисаоног експеримента, Клаузер је показао да се светлост заиста може заплести.

Иако су Клаузерови резултати били револуционарни, постојало је неколико алтернативних, егзотичнијих објашњења за резултате које је добио.

Ако се светлост не понаша баш онако како су физичари мислили, можда би се његови резултати могли објаснити без заплетања. Ова објашњења су позната као рупе у Беловом тесту, а Алан Аспе је први ово оспорио.

Наиме, Аспе је смислио генијалан експеримент како би искључио једну од најважнијих потенцијалних рупа у Беловом тесту. Показао је да заплетени фотони у експерименту заправо не комуницирају једни са другима преко скривених варијабли како би се одлучило о исходу Беловог теста.

То значи да су заиста сабласно повезани.

У науци је невероватно важно тестирати концепте за које верујемо да су тачни. И мало ко је играо важнију улогу у томе од Аспеа. Квантна механика је тестирана изнова и изнова током прошлог века и успела је да преживи.

Квантна технологија

Можда обичном човеку није јасно зашто је важно како се микроскопски свет понаша или да се фотони могу заплести. Ово је место где Цајлингерова визија заиста сија.

У прошлости смо искористили наше знање класичне механике за изградњу машина, за производњу фабрика, што је довело до индустријске револуције. Познавање понашања електронике и полупроводника покренуло је дигиталну револуцију.

Али разумевање квантне механике нам омогућава да је искористимо, да направимо уређаје који су способни да раде нове ствари. Заиста, многи верују да ће то покренути следећу револуцију квантне технологије.

Квантна запетљаност се може искористити у рачунарству за обраду информација на начине који раније нису били могући. Откривање малих промена у заплету може омогућити сензорима да детектују ствари са већом прецизношћу него икада раније.

Комуникација са замршеном светлошћу такође може гарантовати сигурност, јер мерења квантних система могу открити присуство прислушкивача.

Цајлингеров рад је утро пут квантној технолошкој револуцији показујући како је могуће повезати низ заплетених система заједно, изградити квантни еквивалент мреже.

Године 2022. ове примене квантне механике нису научна фантастика. Имамо прве квантне рачунаре. Кинески сателит Мо–цу користи заплетеност како би омогућио сигурну комуникацију широм света. И квантни сензори се користе у апликацијама од медицинског снимања до откривања подморница.

Коначно, Нобелова комисија за 2022. препознала је важност практичних основа за производњу, манипулацију и тестирање квантног заплета и револуцију коју он својим открићима покреће.