Tanul acesta Premiul Nobel pentru fizică a fost acordat unui trio de oameni de știință ale căror descoperiri în ceea ce privește elementele fundamentale ale mecanicii cuantice au pregătit terenul pentru o nouă eră a tehnologiei. Calculatoarele cuantice, rețelele cuantice și criptografia cuantică sigură își au toate rădăcinile în experimentele efectuate, de-a lungul mai multor decenii, de Alain Aspect, John Clauser și Anton Zeilinger.

Lucrările lor se învârt în jurul unui fenomen numit entanglement cuantic, în care două sau mai multe particule devin corelate între ele, astfel încât se comportă ca și cum ar fi unități unice. Acest lucru duce la efecte contraintuitive – schimbarea proprietăților unei particule dintr-o pereche încurcată, de exemplu, o va schimba imediat pe cealaltă, indiferent cât de departe sunt particulele. Acestea ar putea fi chiar una lângă cealaltă sau la capetele opuse ale galaxiei. Albert Einstein – care nu era un fan al naturii probabilistice a mecanicii cuantice – a descris încurcarea ca fiind o „acțiune ciudată la distanță”. El și alții erau îngrijorați de faptul că părea să încalce regulile relativității speciale, care stipula că nimic nu poate călători mai repede decât viteza luminii. Dacă particulele încurcate erau separate de o distanță foarte mare, cum ar putea informația să călătorească aparent instantaneu între ele?

În 1935, Einstein și doi colegi, Boris Podolsky și Nathan Rosen, au propus un experiment de gândire (cunoscut ulterior sub numele de „EPR paradox”) pentru a verifica dacă comportamentul ciudat observat în entanglement implica faptul că mecanica cuantică nu este o descriere completă a realității. Poate că particulele purtau cu ele și informații ascunse, care nu sunt descrise de mecanica cuantică, despre cum s-ar putea comporta în timpul experimentelor sau atunci când sunt măsurate. În 1964, John Stewart Bell, un fizician de la CERN, din Geneva, a dezvoltat EPR paradoxul mai departe și a venit cu predicții testabile pentru a determina dacă „variabilele ascunse” există cu adevărat sau nu.

Aproape un deceniu mai târziu, John Clauser a construit primul experiment pentru a testa ideea lui Bell, iar rezultatele sale au fost în acord cu predicțiile mecanicii cuantice și au arătat că variabilele ascunse ale lui Einstein probabil nu există. Cu toate acestea, experimentele au lăsat câteva lacune, care au fost eliminate la începutul anilor 1980 de Alain Aspect, pe atunci student absolvent la Universitatea Paris-Sud din Orsay, Franța. Prin ajustarea și îmbunătățirea experimentelor doctorului Clauser, doctorul Aspect a pus ultimul cui în sicriul variabilelor ascunse ale lui Einstein.

Cel de-al treilea laureat, Anton Zeilinger de la Universitatea din Viena, a petrecut zeci de ani căutând modalități de utilizare a încurcăturii cuantice. În 1997, el a demonstrat că este posibil să se transfere informații între particule, un proces numit „teleportare cuantică”. De asemenea, el a demonstrat că două perechi de particule încurcate pot interacționa în moduri interesante – dacă se aduce împreună o particulă din fiecare pereche încurcată, cele două particule rămase (care nu au fost niciodată în contact) vor deveni ele însele încurcate.

Manipularea stărilor cuantice ale sistemelor de particule încurcate a devenit baza unor tehnologii precum informatica cuantică și criptarea cuantică. Pe baza lucrărilor laureaților din acest an din domeniul fizicii, semnale compuse din fotoni (particule de lumină) încurcați au fost trimise prin fibre optice de mai mulți kilometri lungime și chiar au fost transmise între sol și un satelit care orbitează la sute de kilometri deasupra Pământului.

„Știința informației cuantice este un domeniu vibrant și în dezvoltare rapidă, are implicații largi și potențiale în domenii precum transferul securizat de informații, calculul cuantic și tehnologia de detecție”, a declarat Eva Olsson, membră a comitetului de acordare a premiului de fizică al Academiei Regale de Științe din Suedia. „Predicțiile sale au deschis ușile către o altă lume”.

Vorbind după ce a fost făcut anunțul, Dr. Zeilinger a declarat că a fost surprins să primească apelul de la academie cu o oră mai devreme. „Sunt încă un pic șocat”, a spus el, „dar este un șoc foarte pozitiv”. ■