 |
| Ο Serge Haroche (αριστερά) και ο David Wineland. (CNRS και NIST) |
Το 2012 το βραβείο Νόμπελ για τη Φυσική θα απονεμηθεί στους Serge Haroche και David Wineland για το έργο τους σχετικά με τον έλεγχο των κβαντικών συστημάτων. Το βραβείο αξίζει 8εκ. SEK ή 750.000 £ και θα μοιραστούν οι δύο, οι οποίοι θα λάβουν τα μετάλλιά τους σε τελετή στη Στοκχόλμη στις 10 Δεκεμβρίου.
Σύμφωνα με την ανακοίνωση το βραβείο, κέρδισαν οι Haroche και Wineland "για τις πρωτοποριακές πειραματικές μεθόδους τους, που επιτρέπουν την μέτρηση και τον χειρισμό των επιμέρους κβαντικών συστημάτων".
Ο Haroche είναι Γάλλος πολίτης και εργάζεται στο Collège de France στο Παρίσι. Ο Wineland είναι πολίτης των ΗΠΑ και εργάζεται στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας στο Boulder του Κολοράντο.
Σε ανακοίνωσή της, η Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών αναφέρει: "Οι Serge Haroche και David Wineland έχουν εφεύρει και ανεξάρτητα αναπτύξει μεθόδους για τη μέτρηση και το χειρισμό μεμονωμένων σωματιδίων διατηρώντας την κβαντομηχανική φύση τους, με τρόπους που παλαιότερα εθεωρούντο ανέφικτοι".
Σύμφωνα με το μέλος της επιτροπής Νόμπελ Anne L'Huillier, το έργο του ζευγαριού αποτελεί "τα πρώτα μικρά βήματα προς την οικοδόμηση ενός κβαντικού υπολογιστή".
Ο πρωτοπόρος της CQED
Ο Haroche γεννήθηκε το 1944 στο Καζαμπλάνκα, στο Μαρόκο, και το 1971 απέκτησε το διδακτορικό του δίπλωμα από το Πανεπιστήμιο Pierre et Marie Curie στο Παρίσι. Μοιράζεται το μισό του βραβείου για την ανάπτυξη ενός νέου τομέα, που ονομάζεται κβαντική ηλεκτροδυναμική κοιλότητα (CQED) - σύμφωνα με την οποία οι ιδιότητες ενός ατόμου ελέγχονται από την τοποθέτησή του αυτή σε μια οπτική κοιλότητα ή κοιλότητα μικροκυμάτων. Ο Haroche επικεντρώθηκε σε πειράματα μικροκυμάτων και μετέτρεψε την τεχνική - με τη χρήση της CQED για να ελέγχει τις ιδιότητες μεμονωμένων φωτονίων.
Ο Haroche γεννήθηκε το 1944 στο Καζαμπλάνκα, στο Μαρόκο, και το 1971 απέκτησε το διδακτορικό του δίπλωμα από το Πανεπιστήμιο Pierre et Marie Curie στο Παρίσι. Μοιράζεται το μισό του βραβείου για την ανάπτυξη ενός νέου τομέα, που ονομάζεται κβαντική ηλεκτροδυναμική κοιλότητα (CQED) - σύμφωνα με την οποία οι ιδιότητες ενός ατόμου ελέγχονται από την τοποθέτησή του αυτή σε μια οπτική κοιλότητα ή κοιλότητα μικροκυμάτων. Ο Haroche επικεντρώθηκε σε πειράματα μικροκυμάτων και μετέτρεψε την τεχνική - με τη χρήση της CQED για να ελέγχει τις ιδιότητες μεμονωμένων φωτονίων.
Σε μια σειρά από πρωτοποριακά πειράματα, ο Haroche χρησιμοποιεί την CQED για να συνειδητοποιήσουμε το περίφημο πείραμα της γάτας του Schrödinger στην οποία ένα σύστημα βρίσκεται σε μια υπέρθεση δύο πολύ διαφορετικών κβαντικών καταστάσεων όσο η μέτρηση γίνεται με το σύστημα. Τέτοιες καταστάσεις είναι εξαιρετικά εύθραυστες και οι τεχνικές που αναπτύχθηκαν για τη δημιουργία και τη μέτρηση με την CQED δηλώνει τώρα μπορεί να εφαρμόζεται για την ανάπτυξη των κβαντικών υπολογιστών.
Έπρεπε να καθίσει
Σε μια τηλεφωνική συνέντευξη με Σουηδούς δημοσιογράφους λίγο μετά την ανακοίνωση που έγινε, ο Haroche είπε ότι ήξερε ότι είχε κερδίσει το βραβείο, όταν το κινητό του τηλέφωνο χτύπησε σήμερα το πρωί, καθώς ήταν έξω με τα πόδια και ένας σουηδικός αριθμός ήταν στην οθόνη. "Κάθισα σε ένα παγκάκι πριν απάντησα," είπε. Παρά το γεγονός ότι ο Haroche ήξερε ότι ήταν επικρατέστερος για το βραβείο, συγκλονίστηκε όταν άκουσε την είδηση. Είπε ότι θα απολαύσει ένα ποτήρι σαμπάνια στο μεσημεριανό γεύμα με την οικογένεια και τους φίλους του, τότε "πάω πίσω στο γραφείο για να γιορτάσω με τους συναδέλφους".
Ο Haroche επίσης είπε ότι ήταν "ευτυχής να μοιραστεί το βραβείο με τον Dave Wineland - αυτός είναι ένας φανταστικός φυσικός και το να είμαι μαζί του είναι σίγουρα μια μεγάλη χαρά για μένα και μια μεγάλη αναγνώριση".
Σε μια τηλεφωνική συνέντευξη με Σουηδούς δημοσιογράφους λίγο μετά την ανακοίνωση που έγινε, ο Haroche είπε ότι ήξερε ότι είχε κερδίσει το βραβείο, όταν το κινητό του τηλέφωνο χτύπησε σήμερα το πρωί, καθώς ήταν έξω με τα πόδια και ένας σουηδικός αριθμός ήταν στην οθόνη. "Κάθισα σε ένα παγκάκι πριν απάντησα," είπε. Παρά το γεγονός ότι ο Haroche ήξερε ότι ήταν επικρατέστερος για το βραβείο, συγκλονίστηκε όταν άκουσε την είδηση. Είπε ότι θα απολαύσει ένα ποτήρι σαμπάνια στο μεσημεριανό γεύμα με την οικογένεια και τους φίλους του, τότε "πάω πίσω στο γραφείο για να γιορτάσω με τους συναδέλφους".
Ο Haroche επίσης είπε ότι ήταν "ευτυχής να μοιραστεί το βραβείο με τον Dave Wineland - αυτός είναι ένας φανταστικός φυσικός και το να είμαι μαζί του είναι σίγουρα μια μεγάλη χαρά για μένα και μια μεγάλη αναγνώριση".
Δάσκαλος του ιοντικού ελέγχου
Ο David Wineland γεννήθηκε το 1944 στο Μιλγουόκι του Ουισκόνσιν, και έλαβε το διδακτορικό του το 1970 από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Εκτός του ότι είναι επικεφαλής της ομάδας και NIST Fellow στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας, έχει επίσης μια συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Boulder.
Ο Wineland θα μοιραστεί το Νόμπελ για την πρωτοποριακή εργασία του σχετικά με τον κβαντικό έλεγχο ιόντων. Ένα από τα πολλά επιτεύγματά του ήταν η δημιουργία και η μεταφορά ενός ενιαίου ιόντος σε κατάσταση γάτας του Schrödinger μια παγίδευση χρησιμοποιώντας τεχνικές που αναπτύχθηκαν στο NIST. Οι παγίδες ιόντων δημιουργούνται σε υπερυψηλό κενό που ελέγχεται προσεκτικά χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά πεδία και μια παγίδα μπορεί να κρατήσει ένα μόνο ιόν ή πολλά σε μια σειρά. Τα ι
όντα δονούνται όπως συγκρατούνται σε μία παγίδα, και αυτή η δονητική ενέργεια πρέπει να αφαιρεθεί, ώστε να ψυχθεί το ιόν στην χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση του. Για την επίτευξη αυτής της ψύξη, ο Wineland αναπτύξει ένα λέιζερ με βάση την τεχνική προς απομάκρυνση της δονητικής ενέργειας από τα ιόντα. Αυτή η "πλευρικής" τεχνική της ψύξης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να θέσει ιόντα σε μια υπέρθεση - συμπεριλαμβανομένης μιας κατάστασης της γάτας του Schrödinger.
Ο Wineland έχει χρησιμοποιήσει επίσης τεχνικές ελέγχου ιόντων για την ανάπτυξη οπτικών ρολογιών εξαιρετικής ακρίβειας, όπως και κυκλώματα για κβαντικούς υπολογιστές.
Ο David Wineland γεννήθηκε το 1944 στο Μιλγουόκι του Ουισκόνσιν, και έλαβε το διδακτορικό του το 1970 από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Εκτός του ότι είναι επικεφαλής της ομάδας και NIST Fellow στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας, έχει επίσης μια συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Boulder.
Ο Wineland θα μοιραστεί το Νόμπελ για την πρωτοποριακή εργασία του σχετικά με τον κβαντικό έλεγχο ιόντων. Ένα από τα πολλά επιτεύγματά του ήταν η δημιουργία και η μεταφορά ενός ενιαίου ιόντος σε κατάσταση γάτας του Schrödinger μια παγίδευση χρησιμοποιώντας τεχνικές που αναπτύχθηκαν στο NIST. Οι παγίδες ιόντων δημιουργούνται σε υπερυψηλό κενό που ελέγχεται προσεκτικά χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά πεδία και μια παγίδα μπορεί να κρατήσει ένα μόνο ιόν ή πολλά σε μια σειρά. Τα ι
 |
| Αυτή η εικόνα δείχνει τον φθορισμό που εκπέμπεται από τρία παγιδευμένα ιόντα βηρυλλίου, από τον νικητή του βραβείου Νόμπελ φυσικής του 2012, David Winelandκαι και τους συνεργάτες του στο NIST. (NIST) |
Ο Wineland έχει χρησιμοποιήσει επίσης τεχνικές ελέγχου ιόντων για την ανάπτυξη οπτικών ρολογιών εξαιρετικής ακρίβειας, όπως και κυκλώματα για κβαντικούς υπολογιστές.
Προετοιμασία της κβαντικής πληροφορίας
Ο Rainer Blatt του Πανεπιστημίου του Ίνσμπρουκ στην Αυστρία κάνει πειράματα τόσο σε CQED όσο και σε παγίδευση ιόντων και είπε στο physicsworld.com ότι η επιτροπή Νόμπελ σωστά επέλεξε για την απονομή του βραβείου στους Haroche και Wineland. Ο Blatt επισημαίνει ότι οι δύο ανέπτυξαν παρόμοιες κβαντικές τεχνικές ελέγχου για τη χρήση σε διάφορα φυσικά συστήματα - τεχνικές που έχουν θέσει τις βάσεις για πολλές από τις εκκολαπτόμενες κβαντικές πληροφορίες σήμερα στα συστήματα.
Ο Blatt παραθέτει ότι το 2008 ο Wineland ανέπτυξε τη "φασματοσκοπία κβαντικής λογικής" - η οποία επιτρέπει σε ένα ενιαίο ιόν να χρησιμοποιηθεί ως ένα οπτικό ρολόι - ως μια σημαντική εφαρμογή των τεχνικών ελέγχου, σε συνδυασμό με τη δημιουργία μιας μικρής κλίμακας συσκευής, το 2009, που εκτελεί όλες τις οι λειτουργίες που απαιτούνται από πολλά ιόντα με βάση την κβαντική επεξεργασία.
Ο Rainer Blatt του Πανεπιστημίου του Ίνσμπρουκ στην Αυστρία κάνει πειράματα τόσο σε CQED όσο και σε παγίδευση ιόντων και είπε στο physicsworld.com ότι η επιτροπή Νόμπελ σωστά επέλεξε για την απονομή του βραβείου στους Haroche και Wineland. Ο Blatt επισημαίνει ότι οι δύο ανέπτυξαν παρόμοιες κβαντικές τεχνικές ελέγχου για τη χρήση σε διάφορα φυσικά συστήματα - τεχνικές που έχουν θέσει τις βάσεις για πολλές από τις εκκολαπτόμενες κβαντικές πληροφορίες σήμερα στα συστήματα.
Ο Blatt παραθέτει ότι το 2008 ο Wineland ανέπτυξε τη "φασματοσκοπία κβαντικής λογικής" - η οποία επιτρέπει σε ένα ενιαίο ιόν να χρησιμοποιηθεί ως ένα οπτικό ρολόι - ως μια σημαντική εφαρμογή των τεχνικών ελέγχου, σε συνδυασμό με τη δημιουργία μιας μικρής κλίμακας συσκευής, το 2009, που εκτελεί όλες τις οι λειτουργίες που απαιτούνται από πολλά ιόντα με βάση την κβαντική επεξεργασία.
Το έργο του Haroche παρέχει ένα πλαίσιο για τον έλεγχο της αλληλεπίδρασης μεταξύ ενός και μόνο ατόμου και ενός φωτονίου - κάτι που λέει ο Blatt ότι χρησιμοποιείται αυτή τη στιγμή για να αναπτύξουν τρόπους για την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ κβαντικών ατόμων και φωτονίων. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει στους φυσικούς να δημιουργήσουν κβαντικούς υπολογιστές στους οποίους τα δεδομένα αποθηκεύονται σε σταθερά κβαντικά bits (qubits), με βάση τα άτομα, τα οποία είναι σχετικά σταθερά για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα δεδομένα θα μπορούσαν στη συνέχεια να μεταδοθούν μεταξύ των ατόμων με φωτόνια, τα οποία μπορούν να διατηρήσουν τις κβαντικές πληροφορίες τους, ενώ ταξιδεύουν σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις.
Πηγή, physicsworld
Απόδοση στα ελληνικά, Δημήτρης Γιάκας
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου