O badaniach i osiągnięciach laureatów oraz o ich znaczeniu i potencjalnym zastosowaniu w praktyce mówią naukowcy z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego: dr hab. Paweł Caban (prof. UŁ), specjalista z dziedziny fizyki kwantowej, prodziekan WFiIS, i dr hab. Paweł Kowalczyk (prof. UŁ).
Prof. Paweł Caban: Badania tegorocznych laureatów Nagrody Nobla z fizyki dotyczą fundamentalnych zagadnień mechaniki kwantowej – teorii opisującej zachowanie cząstek mikroświata. Od jej powstania na początku XX wieku budziła ona wiele kontrowersji. Szczególnie trudny do zaakceptowania był probabilistyczny charakter mechaniki kwantowej czyli fakt, iż w wielu sytuacjach nie pozwala ona przewidzieć dokładnego wyniku pomiaru, ale umożliwia tylko określenie prawdopodobieństw wystąpienia różnych wyników.
Słynne zdanie Alberta Einsteina „Bóg nie gra w kości’’ było właśnie wyrazem sceptycyzmu co do probabilistycznego charakteru mechaniki kwantowej. Einstein wierzył, że opis kwantowy nie jest ostateczny, że istnieją tzw. zmienne ukryte, których na razie nie potrafimy kontrolować, ale które w pełni determinują zachowanie układów kwantowych. W latach 60. XX wieku nieżyjący już J.S. Bell sformułował ogólne warunki, które musi spełniać każda teoria zawierająca zmienne ukryte i zgodna z teorią względności. Warunki te mają postać nierówności, nazywanych nierównościami Bella.
Eksperymentalne sprawdzenie, czy nierówności Bella są spełnione, czy też nie, jest jednak niezwykle trudne. I tutaj na scenę wkraczają tegoroczni laureaci Nagrody Nobla. Ich zasługą jest zaproponowanie i przeprowadzenie doświadczeń demonstrujących, że nierówności Bella są łamane. Doświadczenia te były niezwykle trudne, wymagały operowania na pojedynczych fotonach. Ich wyniki potwierdziły jednak, że kwantowy opis rzeczywistości jest poprawny na najbardziej fundamentalnym poziomie.
Przyczyniło się to do burzliwego rozwoju kwantowej teorii informacji, która obecnie znajduje zastosowanie np. przy szyfrowaniu przesyłanych danych (kryptografia kwantowa), budowie komputerów kwantowych czy w tzw. metrologii kwantowej. Warto tu nadmienić, iż oprócz wkładu trzeciego z tegorocznych noblistów - Antona Zeilingera - w badania nierówności Bella, ma on również bardzo znaczący wkład w rozwój kwantowej teorii informacji.
Prof. Paweł Kowalczyk: Warto tu również nadmienić, iż oprócz wkładu trzeciego z tegorocznych noblistów - Antona Zeilingera – w badania nierówności Bella, brał on udział w badaniach pokazujących możliwość teleportacji kwantowej. Z jego badań wynika, że jest ona możliwa (teleportacja) w zakresie przekazywania sobie przez cząsteczki informacji o swoim stanie. W procesie tym jeden foton nabywa cech drugiego, który z kolei je traci. Nie jest to jeszcze teleportacja atomów, czy zgoła - jak w serialu „Star Trek” ludzi lub całych statków kosmicznych – ale wstęp, początek do takich rozważań, bynajmniej już nie teoretycznych. I zachęta do bardziej zaawansowanych eksperymentów.
Materiał: prof. Paweł Caban, WFiIS UŁ, prof. Paweł Kowalczyk WFiIS UŁ
Redakcja: Marcin Kowalczyk, Centrum Promocji UŁ