Nobel 2013.jpg

11.10.2012 - Laureatami Nobla z fizyki zostali Francuz Serge Haroche i Amerykanin David Wineland. Nagrodzono ich za ujarzmienie kwantowego mikroświata. Dzięki temu będzie można stworzyć bardziej precyzyjne zegary i kwantowe komputery.
Obowiązujące w mikroświecie prawa fizyki kwantowej mogą się wydawać całkiem zwariowane.
To ocean niepewności - nigdy nie jesteśmy pewni, gdzie znajdują się kwanty ani w którą stronę i z jaką prędkością podążają. Opisał to kiedyś fizyk jądrowy George Gamow w opowieściach o panu Tompkinsie, który trafia do zwariowanej kwantowej krainy. Trzeba tam przyzwyczaić się do takich sformułowań, jak: "Ten przedmiot znajduje się głównie tu, ale częściowo tam, a nawet gdzie indziej" albo: "Ta moneta jest w 75 proc. w mojej kieszeni, a w 25 proc. w pańskiej" (fizycy mówią, że przedmioty znajdują się w superpozycji stanów). Nic nie jest tam wyraźne, wszystkie kontury są rozmyte, rzeczy ulegają zwielokrotnieniu jak w gabinecie krzywych luster.
Uczeni nie byli w stanie przetestować wszystkich implikacji swojej teorii w laboratorium. Posługiwali się myślowymi eksperymentami, które często dawały wyniki na granicy absurdu. W jednym z nich narodził się słynny kot Schrödingera, który - jeśli prawa kwantowe są prawdziwe - byłby jednocześnie i martwy, i żywy. Jak mówią fizycy - znajdowałby się w superpozycji dwóch wykluczających się stanów kwantowych.

Z innego myślowego eksperymentu wynikało, że dwie cząstki mogą pozostawać w sekretnej i natychmiastowej korelacji ze sobą - nawet jeżeli zostaną rozdzielone o setki tysięcy lat świetlnych. Taki stan nazwano kwantowym splątaniem. Dla Alberta Einsteina było to "upiorne oddziaływanie na odległość" - genialny uczony nie chciał wierzyć, że to możliwe, i do końca życia szukał lepszej teorii. Okazało się, że nie miał racji.
Dzięki tegorocznym laureatom Nagrody Nobla wiele z kwantowych eksperymentów myślowych udało się przeprowadzić. Potwierdzono, że ich rezultat jest tak samo zwariowany w rzeczywistości jak w głowach fizyków kwantowych.

Można rzec, że Serge Haroche i David Wineland odsłonili przed nami kwantowe dziwactwa mikroświata. Co więcej, uczynili możliwym praktyczne ich wykorzystanie.
Te badania są nie tylko fascynującą podróżą w głąb kwantowej krainy, ale także mogą mieć bardzo praktyczne zastosowania. Zespół Winelanda użył pułapek jonowych do zbudowania zegara, który jest setki razy bardziej precyzyjny niż atomowe zegary cezowe. Współczesna elektronika miniaturyzuje się coraz bardziej i w najnowszych procesorach trzeba uwzględniać efekty kwantowe.

Poza tym umiejętność kontrolowania stanów kwantowych i utrzymywania ich jak najdłużej przy życiu jest niezbędna do tego, by zbudować komputer kwantowy. Kiedyś zmieni on nasze życie w tak samo rewolucyjny sposób jak zwykły komputer w XX w.Dzisiejsze mózgi elektroniczne przetwarzają informację zapisaną w postaci ciągu zer i jedynek, czyli bitów. Kwantowy bit, tzw. qubit, zgodnie z prawami mikroświata nie będzie miał ustalonej wartości 1 lub 0.
Qubit niesie w sobie o wiele więcej informacji niż prosty zero-jedynkowy bit. Jest w stanie wykonać równolegle wiele obliczeń. Kandydatami na qubity są właśnie złapane w optyczne lub elektryczne pułapki fotony i jony, które - dzięki tegorocznym noblistom - można kontrolować bez zniszczenia ich kwantowego stanu.