مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء للاختراقات في ميكانيكا الكم

وجد الفيزيائيون الذين تم تكريمهم يوم الثلاثاء طرقًا تجريبية لتأكيد ما تم افتراضه سابقًا ، بما في ذلك “تشابك” الفوتونات (جسيمات الضوء) في ظاهرة اشتهر بها ألبرت أينشتاين باسم “الفعل المخيف عن بعد”. كما قالت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم يوم الثلاثاء: “ما يحدث لجسيم واحد في زوج متشابك يحدد ما يحدث للآخر ، حتى لو كانا متباعدين جدًا بحيث لا يؤثران على بعضهما البعض. لقد أرسى تطوير الحائزين على الجائزة للأدوات التجريبية الأساس لعصر جديد من تكنولوجيا الكم “.

بالنسبة إلى كلوزر ، كان التكريم وقتًا طويلاً قادمًا.

“هذا كله من أجل العمل الذي قمت به منذ أكثر من 50 عامًا” ، قال ، وهو مبتهج بشكل واضح صباح الثلاثاء عندما وصلت إلى منزله.

كطالب دراسات عليا في جامعة كولومبيا ، حيث حصل على الدكتوراه في عام 1969 ، “كنت أجاهد لمحاولة فهم ميكانيكا الكم ، ولكن دون جدوى. قال “لم أفهم ما لم أفهمه”.

ولكن بعد ذلك صادف بحثًا للفيزيائي جون بيل اقترح أن نظرية الكم ومجموعة منافسة من النظريات ، تُعرف باسم “المتغيرات الخفية” ، كانت غير متسقة مع بعضها البعض. فكر كلوزر: “إذا كان هناك فرق بين الاثنين ، فيجب أن يكون قابلاً للاختبار.”

بعد انتقال كلوزر إلى جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، بحث هو وزملاؤه في غرف التخزين بحثًا عن الإمدادات ، ووجدوا “خردة معلقة في قسم الفيزياء” وقطعوا المعادن في متجر. قال: “لم يكن لدينا أي أموال ننفقها ، لذلك كان علينا أن نبني كل شيء من الصفر بأنفسنا”. كانت النتيجة جهازًا طوله 30 قدمًا يمكنه إرسال الفوتونات – جسيمات الضوء – في اتجاهين متعاكسين.

في عام 1972 ، أفاد كلاوزر وطالب الدكتوراه ستيوارت فريدمان – الذي توفي في عام 2012 – أن تجربتهما كشفت عن تشابك يتفق مع تنبؤات ميكانيكا الكم ، وفقًا للأكاديمية.

قال كلاوزر إنه فوجئ بالنتيجة ، والتي تناقضت مع وجهات نظر أينشتاين حول ميكانيكا الكم.

“افترض أينشتاين أن الطبيعة تتكون من أشياء ، موزعة في جميع أنحاء الفضاء ، بما في ذلك أجزاء من المعلومات وما شابه ذلك. هذا يبدو معقولا جدا. وفي الواقع ، تستند النسبية العامة على ذلك. قال كلوزر إن ما تظهره التجارب هو أن هذا ليس صحيحًا. “لا يمكنك توطين أجزاء من المعلومات في حجم صغير محدود. هذه النتيجة البسيطة لها بعد ذلك تطبيقات تمتد إلى التشفير الكمي وأشكال أخرى من نظرية المعلومات الكمومية “.

كلوزر قال إنه لم يتم الاتصال به من قبل المسؤولين من الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم عندما اتصلت صحيفة واشنطن بوست ، وأنه علم بالجائزة من “معجب” تابع عمله على مر السنين. تلا ذلك سلسلة من المقابلات الإعلامية. تقليديا ، لا يتم إعطاء أي إشعار مسبق لمتلقي جائزة نوبل ويتم الاتصال بهم عبر الهاتف قبل الإعلان مباشرة.

تلقت زيلينجر مكالمة قبل حوالي ساعة من الإعلان.

قال زيلينجر خلال مؤتمر صحفي في الأكاديمية: “ما زلت مصدومًا نوعًا ما”.

عندما سأله أحد المراسلين عما إذا كان من الممكن ، خلال 10000 عام ، نقل جسد المرء إلى مكان آخر ، أجاب أن انتقال الناس عن بعد هو “خيال علمي”.

ردد كلوزر ذلك في مقابلته مع The Post: “لن أخطو إلى الناقل الآني الكمي ، إذا كان متاحًا.”

ميكانيكا الكم هي مجال من مجالات الفيزياء يعود تاريخه إلى أكثر من قرن ، وقد أسفر عن تطبيقات ، بما في ذلك الترانزستورات والليزر ، التي يستخدمها الناس في الحياة اليومية. لكن التطبيقات المحتملة لمبادئ ميكانيكا الكم تبدو بلا حدود.

قالت الأكاديمية ، كطالب دكتوراه ، حسنت آسبكت كفاءة ووضوح التجارب السابقة التي أجراها كلاوزر ، ثم استكشف زيلينجر الأنظمة التي تستخدم أكثر من جسيمين متشابكين. تم تكريم الفائزين الثلاثة الجدد بجائزة نوبل كثلاثية من قبل ، بعد أن فازوا بجائزة الذئب الإسرائيلية في الفيزياء عام 2010.

قالت إيفا أولسون ، أستاذة الفيزياء التجريبية وعضو لجنة نوبل للفيزياء ، يوم الثلاثاء إن علم المعلومات الكمومية هو مجال سريع التطور وله العديد من التطبيقات المحتملة في نقل المعلومات وتكنولوجيا الاستشعار.

وقالت: “لقد فتحت تنبؤاتها أبوابًا لعالم آخر ، كما أنها هزت أسس كيفية تفسير القياسات.”

حظي التكريم الممنوح للفيزيائيين الثلاثة بالثناء من زميله الفيزيائي ستيفن بارتليت من جامعة سيدني ، وهو المحرر الرئيسي لمجلة الجمعية الفيزيائية الأمريكية PRX Quantum.

قال بارتليت في رسالة بالبريد الإلكتروني إن التجارب “سلطت الضوء على الجوانب الأكثر لفتًا وتحديًا في فيزياء الكم”. “على وجه التحديد ، يوضحون أن الجسيمات الكمومية” المتشابكة “تتصرف بطريقة تتعارض تمامًا مع مفاهيمنا حول كيفية تصرف الكائنات المستقلة والمنفصلة.”

قد تكون نظرية الكم غريبة ومن المعروف أنها غامضة ، لكنها أساس للفيزياء الحديثة.

فرانسيس هيلمان ، رئيس الجمعية الفيزيائية الأمريكية وأستاذ الفيزياء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، قال الحائزون على جائزة نوبل عززوا النظرية من خلال تجارب صارمة أجريت في وقت مبكر من حياتهم المهنية. قالت “هذا العمل يلهم الآن الشباب في جميع أنحاء العالم للعمل على ميكانيكا الكم الأساسية وتطبيقاتها”.

في المؤتمر الصحفي في ستوكهولم ، قال زيلنجر: “لن تكون الجائزة ممكنة بدون أكثر من 100 شاب عملوا معي على مر السنين.”

قال Thors Hans Hansson ، عالم الفيزياء النظرية وعضو لجنة نوبل للفيزياء ، للصحفيين إن التجارب الرائدة “أظهرت لنا أن العالم الغريب من التشابك وأزواج بيل ليس مجرد عالم صغير من الذرات ، وبالتأكيد ليس العالم الافتراضي الخيال العلمي أو التصوف ، لكنه العالم الحقيقي الذي نعيش فيه جميعًا “.

تميل جائزة الفيزياء الأكاديمية إلى التناوب عبر العديد من التخصصات داخل مؤسسة الفيزياء المترامية الأطراف ، والتي تغطي موضوعات متنوعة مثل الجسيمات دون الذرية وأصل الكون. العام الماضي، ركزت الجائزة على تغير المناخ. ذهب إلى سيوكورو مانابي من الولايات المتحدة وكلاوس هاسلمان من ألمانيا للبحث عن تأثير الإنسان على المناخ ، وجورجيو باريزي ، وهو منظّر إيطالي وصف عمله تقلب الأنظمة على مستويات فيزيائية مختلفة.

في عام 2020 ، الثقوب السوداء كانت محور التركيز الأكاديمية ، التي منحت جوائز للفيزياء الفلكية أندريا غيز من الولايات المتحدة ورينهارد جينزل من ألمانيا ، وكذلك للفيزيائي الرياضي البريطاني روجر بنروز.