4 қазанда Швед Корольдік ғылым академиясы 2022 жылғы физика саласындағы Нобель сыйлығы лауреаттарын атады. Биылғы жүлде матасқан бөлшектермен жаңашыл эксперименттер өткізген ғалымдарға берілді. Олар алған нәтиже жаңа технологияларда қолданыла бастады. Қазіргі күні кванттық компьютерлер, кванттық желілер мен қауіпсіз кванттық шифрланған байланыс салалары қарқынды зерттеліп, дамуда.

Нобель сыйлығын, “матасқан фотондармен өткізген эксперименттері, Белл теңсіздігінің орындалмауын зерттегені және кванттық информатика саласындағы ізашар еңбектері үшін”, француз Ален Аспе (Alain Aspect), америкалық Джон Клаузер (John F. Clauser) мен аустриялық Антон Цайлингер (Anton Zeilinger) иеленді. Бұл үшеуі кванттық физикаға қосқан іргелі үлесі үшін 2010 жылғы Вольф сыйлығымен де марапатталған еді.

Ален Аспе 1947 жылы туған, Париж-Сакле университеті мен Политехникалық мектептің профессоры. Джон Ф. Клаузер 1942 жылы дүниеге келген, зерттеуші-физик. Антон Цайлингер (1945) — Вена университетінің профессоры. Оларға Нобель медалі 10 желтоқсанда өтетін салтанатты рәсімде табысталады. Лауреаттар 10 миллион швед кронын тең бөліседі.

Кванттық механикада кванттық матасу деп аталатын ғажайып құбылыс бар екені белгілі. Матасқан екі не одан да көп бөлшек, шақырымдаған ара қашықтықта орналасса да, бір бүтін тәрізді әрекет етеді. Мысалы, матасқан фотонның бірінің спин спиральдігі оң екені өлшенсе, екіншісінікі міндетті түрде теріс болып шығады, және керісінше. Мұндай жұптың бір сыңарына жасалған әсер, одан алыс қашықтықтағы басқасының кванттық күйін дереу өзгертеді. Өзгеріс сол сәтте, жарық жылдамдығынан да тез беріледі, өйткені ақпарат тарамайтындықтан, салыстырмалылық принципі бұзылмайды.

Бұл құбылыс әдетте мына сияқты аналогия көмегімен түсіндіріледі: бір жұп аяқкиімнің кез келген сыңарын қарамай алып қалайық та, екіншісін, мысалы, Нептунға жіберейік. Жердегі қорапты ашып қарағанда оң аяққа киетін бәтеңке шықса, демек Нептунда — сол аяқтікі. Аналогия жарамсыз, өйткені бұл мысалда детерминизм бар. Яғни, оң аяққа арналған бәтеңкені алып қалсақ, оны енді ауыстыра алмаймыз. Ал кванттық құбылыстар анықталмаған, демек спиннің спиральдігі қандай екені алдын-ала белгісіз. Ол өлшенген сәтте ғана кездейсоқ оң немесе теріс мәнді қабылдауы мүмкін. Қашықтағы матасқан екінші бөлшек дәл сол сәтте автоматты түрде қарама-қарсы мәнді қабылдайды. Мұның өзі анықталмағандық принципін бұзатын сияқтанады: екінші бөлшекті өлшемей-ақ, оның кванттық күйін алдын-ала біліп қойдық. Мүмкін, матасқан бөлшектер ішінде жасырын айнымалылар — оларға экспериментте қандай нәтиже көрсетуді бұйыратын нұсқау бар шығар. 1960-жылдары Джон Стюарт Белл жасырын айнымалылар корреляциясын көрсететін математикалық теңсіздік ойлап тапты. Алайда кванттық механика заңдарына сәйкес, Белл теңсіздігі бұзылатын белгілі бір эксперимент типі болуы тиіс.

Джон Клаузер жасаған эксперименттер Белл теңсіздігі орындалмайтынын көрсетіп, кванттық механиканы қуаттады. Демек кванттық механиканы жасырын айнымалысы бар теориямен алмастыруға болмайды. Ален Аспе болса, Клаузер экспериментінің кейбір әлсіз тұстарын дамытып, оны орағытып өту жолдарын жапты. Антон Цайлингер жетілдірілген жабдықтар көмегімен ұзақ эксперименттер сериясын өткізді. Оның тобы бір бөлшектің кванттық күйін қашықтағы басқасына жеткізуге болатынын, яғни кванттық телепортация құбылысын көрсетті. Нобель комитеті лауреаттар еңбегі кванттық механика теориясына іргелі үлес қосып қоймай, нақты технологиялар түрінде де жеміс бере алатынын атап айтты.