Nobelova cena za fyziku je druhou z Nobelových cen, které jsou vyhlašovány tento týden.
BREAKING NEWS:
The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the 2022 #NobelPrize in Physics to Alain Aspect, John F. Clauser and Anton Zeilinger. https://t.co/RI4CJv6JhZ
Královská švédská akademie věd tentokrát ocenila výzkum na poli kvantové fyziky. Výzkum letošních laureátů umožnil posunout kvantové technologie díky experimentům s kvantovou provázaností. Konkrétně se to týkalo pokusů, při nichž Alain Aspect, John Clauser a Anton Zeilinger prokázali potenciál zkoumání a ovládání částic, které se nacházejí v kvantově provázaném stavu.
„To, co se stane s jednou částicí v provázaném páru, určuje, co se stane s druhou, i když jsou ve skutečnosti příliš daleko od sebe, než aby se mohly navzájem přímo ovlivnit,“ vysvětlují výsledky experimentů královští akademici.
Laureáti Nobelovy ceny za fyziku pro rok 2022.
Kvantovou provázanost jsme vysvětlovali již před devíti lety.
„Představte si například, že máte dva provázané fotony, jeden ve stejné místnosti jako vy a ten druhý v jiné. Když u fotonu vedle vás změníte nějakou vlastnost (třeba tzv. spin nebo polarizaci), pak se ta samá vlastnost okamžitě zrcadlově změní i u toho druhého. Přitom vůbec nezáleží na tom, jak daleko jsou oba fotony od sebe, může to být pár centimetrů stejně jako několik světelných let, výsledek je vždycky stejný. Právě tohle prapodivné chování kvantového světa dohánělo k zoufalství Alberta Einsteina, který o kvantovém provázání hovořil jako o ‚strašidelném působení na dálku“. Ale ať si o něm slavný fyzik myslel cokoli, faktem je, že zmíněný fenomén byl v minulosti skutečně pozorován a přesvědčivě prokázán,“ psali jsme tehdy.
Praktické využití této technologie se očekává v horizontu pěti let a více. Nyní se vědci pokouší o její nasazení v oblasti kvantových počítačů, kvantových sítí nebo třeba v oblasti šifrované komunikace. Pokud by se podařilo využít kvantově provázané částice k posílání zpráv, byla by taková komunikace neodposlechnutelná. Vědci totiž zatím neznají přesný princip, jak probíhá přenos informace mezi takto propojenými body.
„Kvantová mechanika je popisována jako něco divného či mystického. A je to tak trochu pravda, protože to má určité mystické aspekty. Ale ocenění tohoto roku je za práci, která osvětluje, co kvantová mechanika opravdu znamená… Pomohla nám o něco víc porozumět základům a některým rysům kvantové mechaniky,“ řekl po tiskové konferenci Thors Hans Hansson člen komise, která letošní cenu udělila.
A jak ocenění pomohli posunout pochopení principů kvantové mechaniky? V 60. letech 20. století John Stewart Bell vyvinul matematickou nerovnost, která je po něm pojmenována. Ta říká, že pokud existují skryté proměnné, korelace mezi výsledky velkého počtu měření nikdy nepřekročí určitou hodnotu. Kvantová mechanika však předpovídá, že určitý typ experimentu Bellovu nerovnost poruší, čímž dojde k silnější korelaci, než by jinak bylo možné.
Bellovy myšlenky podroboval zkoumání ve svých experimentech první z oceněných John Clauser.
„Když provedl měření, zjistil, že byla potvrzena teorie kvantové mechaniky jasným porušením Bellovy nerovnosti. To znamená, že kvantovou mechaniku nelze nahradit teorií využívající skryté proměnné,“ píší vědci z Královské švédské akademie věd ve vysvětlení, proč vybrali letošní laureáty.
Avšak experiment Johna Clausera nevysvětloval vše. K dalšímu posunu přispěl právě Alain Aspect. „Připravil experiment, jež dokázal uzavřít důležitou smyčku. Během experimentu zvládl přepnout nastavení měření poté, co provázaný pár opustil svůj zdroj, takže nastavení, které existovalo v době jejich vysílání, nemohlo ovlivnit výsledek.
Konečně třetí s oceněných Anton Zeilinger, který se o finanční podporu z udělení Nobelovy ceny za fyziku podělí s ostatními rovným dílem, se svým výzkumným týmem prokázal, že existuje jev zvaný kvantová teleportace, který umožňuje přesunout kvantový stav z jedné částice na druhou na určitou vzdálenost.
Nyní 77letý Zeilinger je z oceněných patrně nejznámější. Když se mu v roce 1997 podařila teleportace, tedy přenos kvantového stavu částice světla fotonu, stal se vyhledávaným partnerem pro mediální rozhovory. Dnes po telefonu na tiskové konferenci k udělení Nobelovy ceny přiznal, že byl „poněkud šokován“, když se dozvěděl o obdržení ceny. „Ale byl to velmi pozitivní šok,“ dodal vědec z Vídeňské univerzity.
Podle agentury AP figurovali Clauser, Aspect a Zeilinger v úvahách o možných kandidátech na Nobelovu cenu za fyziku více než deset let. V roce 2010 získali izraelskou Wolfovu cenu, která je považována za možnou předzvěst Nobelovy ceny.
Loni dostali Nobelovu cenu za fyziku Američan japonského původu Syukuro Manabe, Němec Klaus Hasselmann a Ital Giorgio Parisi za práci na vytváření fyzikálních modelů zemského klimatu.
Nobelovský týden
V pondělí získal cenu za fyziologii a lékařství švédský biolog Svante Pääbo, který se zasloužil o přečtení DNA předchůdců člověka.
Pääbovi se mimo jiné podařila sekvenace genomu neandertálce, který žil před až 300 tisíci lety. „Moderní DNA umíme poměrně dobře číst, ale ze starých vzorků je to netriviální,“ uvedl Pääbo.
V příštích dnech budou následovat jména držitelů cen za chemii, literaturu a za mír. Loni dostali Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství američtí biologové David Julius a Ardem Patapoutian za objev receptorů teploty a hmatu.
Vedle medaile a diplomu na laureáty Nobelových cen čeká i finanční prémie, která činí 10 milionů švédských korun (22,6 milionu korun). Laureáti ocenění slavnostně převezmou 10. prosince, v den výročí úmrtí švédského vynálezce dynamitu Alfreda Nobela, na základě jehož závěti jsou ceny udělovány.
Aktualizace: doplnili jsme informace o výzkumu laureátů
