아내가 재미있는 것을 찾기로 선택한 단점 중에는 10 월 첫째 화요일에 매년 일찍 깨어나는 습관이 있습니다. 왕립 스웨덴 과학 아카데미가 노벨 물리학 상을 수상한 새로운 수상자를 발표 할 때입니다. 나는 매년이 의식을 매년 약 12 년 동안 반복하여 특정 발표를 듣기 위해 기다리고 있습니다. 올해는 마침내 도착했다.
2022 년 노벨 물리학 상을 수상한 Alain Aspect, John Clauser 및 Anton Zeilinger는 양자 이론의 가장 유쾌한 특징 중 하나 인 Quantum Entanglement 연구에서 개척자였습니다. Albert Einstein과 동료들은 1930 년대에 그 개념을 다시 식별하는 데 도움을 주었고, 그 아이디어를 너무 외로운 것으로 거부하기 위해서만 사실이었다. 30 년 후, 물리학 자 John Bell은 그러한 이상한 소리의 행동을 확인하거나 배제 할 수있는 실험 테스트를 설계하는 독창적 인 방법을 소개했습니다.
양자 이론은 둘 이상의 입자가 특정한 방식으로 준비되면, 그들의 행동이 매우 멀리 떨어진 후에도 상관 관계를 유지해야한다고 예측합니다. 입자 A의 일부 특성을 측정하고 Wham! -입자 B는 광년 떨어져 있어도 특정 행동을 표시해야합니다. 낯선 사람은 여전히 물리학자가 다른 을 측정하더라도 입자의 특성을 정렬해야합니다. 각 입자의 특성, 무작위로 쌍의 각 구성원에서 수행 할 측정 값을 선택합니다.
벨이 염두에 두었던 실험은 영리했고, 또한 가능해 보였다. 거대한 입자 가속기를 구축하거나 거대한 새로운 위성을 발사 할 필요가 없습니다. 그럼에도 불구하고 다른 물리학 자들은 벨의 기사를 인용하기 전에 몇 년이 지났습니다.
Bell에게 최초로 연락 한 사람 중 하나는 젊은 John Clauser였습니다. Clauser는 벨의 기사를 우연히 발견하면서 도서관에서 대학원생으로서 저널을 탐색했습니다. 그가 읽은 내용에 흥분한 그는 박사 학위로 달려 갔다. 감독관은 벨이 제안한 실험 유형을 수행한다고 제안했다. 클로저의 좌절에 그의 고문은 (의심의 여지가없는) 조언에 응답했다.
그러나 벨의 아이디어가 멈췄으며 몇 년 후 클라우저가 로렌스 버클리 국립 실험실에서 박사후의 박사 시간을 준비하면서 벨에게 다른 물리학 자들이 그 중간에 그러한 테스트를 수행했는지 물어 보았습니다. Bell이 나중에 회상했듯이 Clauser의 편지는 모든 실험 물리학자가 Bell의 작품에 관심을 보인 것은 이번이 처음이었습니다. Bell은 빠르게 응답했습니다. Clauser가 양자 예측과 다른 행동을 측정하고 아인슈타인의 기대에 더 부합하는 경우“세상을 흔들어 줄 것입니다!”
.Bell의 격려와 함께 비슷한 생각을 가진 동료들의 비판적 의견과 함께 Clauser와 Stuart Freedman (당시 대학원생)은 첫 번째 벨 테스트를 시작했습니다. 실험실 주변의 예비 부품을 긁은 후, 그들은 수천 쌍의 입자에 대한 데이터를 수집하여 양자 이론에 의해 예측 된 상관 관계 행동을 정확히 발견했습니다. 그들은 1972 년에 플래그십 저널에 결과를 발표 한 후… 아무것도 출판했습니다. 이듬해, 벨의 작품에 대한 인용은 이전에는 절반 이상 떨어졌다. 일부 학업 지도자들은 얽힘에 대한 조사가“실제 물리학”으로 간주되는지 의심했다.
파리 외곽의 바다는 Alain 측면도 얽힘에 사로 잡혔습니다. 클로저와 마찬가지로, 그는 실험실에서 벨 테스트를하고 싶어했습니다. 그의 주요 야망은 얽힘의 순간에 집에 들어갈 수있는 실험을 수행하는 것이 었습니다. 그는 벨이 일한 제네바의 CERN에게 순례를했으며 벨이 그러한 실험이 가치가 있는지 스스로에게 물었다. Bell의 첫 번째 질문 :“영구적 인 입장이 있습니까?” 이 주제는 여전히 여백에 몰려 들었습니다.
Clauser와 마찬가지로, 측면이 눌려졌습니다. 1982 년 동료들과의 Virtuoso 실험에서, 측면은 측정 장치로가는 도중에 각 입자의 경로를 변경할 수있는 초고속 스위치를 사용했습니다. 스위치는 초당 1 억 회를 앞뒤로 변경했습니다. 주어진 입자가 지시 될 검출기는 입자가 비행 중에있는 동안 결정되었다. 또한, 두 측정 스테이션은 두 입자의 측정이 완료되기 전에 측면 실험의 한 측면에서 나온 정보를 다른쪽에 전달할 수 없을 정도로 멀리 떨어져있었습니다. 측면과 그의 동료들은 장치를 통해 거의 1 조 쌍의 입자를 보냈으며, 양자 이론이 예측 한 바와 같이 짜증나는 상관 관계를 발견했습니다.
.첫 번째 측면에서 Clauser의 10 년 전과 같은 아름다운 실험은 집단 어깨를 으 rug으로 만났습니다. 다음 몇 년 동안 그는 다른 물리학 영역에 초점을 맞추 었으며, 많은 동료들이 얽힘과 같은 주제에 대한 무관심에 의해 좌절되었습니다.
올해 상을 세 번째 수상자 인 Anton Zeilinger는 동등한 강인함, 독창성 및 끈기를 보여주었습니다. 여러 동료들과 함께 그는 벨의 작업을 세 개 이상의 얽힌 입자의 경우에 확장했습니다. 1990 년대에, 그와 그의 그룹은 처음으로 얽힌 상태를 순간 이동시키는 데 성공했으며, 특수 상관 관계 행동을 세 번째 입자로 전달했습니다. 그 후 얼마 지나지 않아 그의 그룹은 100 마일 떨어진 곳에서도 입자들 사이의 이야기 상관 관계를 측정했습니다.
Zeilinger도 많은 동료들이 얽힘을 사이드 쇼로 간주했을 때조차도 압박을 받았습니다. 실제로, 그는 수십 년 동안 벨 테스트를 시작하기 위해 지칠 줄 모르고, 다양한 "허점"을 다루기 위해 여러 가지 선구자 실험을 수행했습니다. 아인슈타인과 유사한 시나리오가 입자 쌍에 대한 모든 상관 측정을 설명 할 수있는 다음과 같은 논리적으로 일관된 시나리오입니다.
.내 친구 인 Andy Friedman, Jason Gallicchio, Alan Guth, 그리고 그의 가장 최근 실험에서 Zeilinger 및 그의 그룹과 파트너 관계를 맺을 수있는 행운을 빕니다. 우리의“우주 종”테스트에서, 우리는 우주 자체를 임의의 숫자 생성기 쌍으로 바꾸어 먼 은하에서 빛의 분할 초의 광의 분할 초 측정을 기반으로 지구의 입자에서 수행 할 측정 값을 결정합니다. 우리의 목표는 Earthbound 입자의 동작의 패턴이 각 입자에 대해 어떤 특정 측정이 수행 될 지에 대해 미리 얻은 정보로 추적 될 수 없도록하는 것이 었습니다.
.우리와 같은 실험 이전에, 상관 측정 결과가 얽힌 입자의 생성과 각각에서 수행 할 측정 선택 사이의 사전 상관 관계 때문일 가능성이 열려 있었다. 마치 수업 시간에 학생이 팝 퀴즈 사본을받은 것처럼 보일 것입니다.
그래서 Zeilinger와 우리 팀은 멀리 떨어진 은하와 거대 한 거리를 이용하여 지구상의 얽힌 입자의 생산을 어떤 측정 값을 수행 할 것인지 결정하는 사건에서 지구상의 얽힌 입자의 생산을 분리했습니다. 결국, 협상가이자 물리학 자뿐만 아니라 협상자로서 안튼의 능력에 감사하는 것은 카나리아 제도의 La Palma 섬의 아름다운 산 꼭대기 전망대에서 귀중한 망원경 시간을 확보 할 수있었습니다. 우리는 고도로 편이 퀘이사의 빛을 사용함으로써, 우리는 80 억 년 전에 더 이상 최근에 일어날 필요가 없었던 팝 퀴즈 인 어드밴스 메커니즘을 제한했습니다.
놀랍게도, Clauser, Aspect 및 Zeilinger의 업적은 이제 세상이 어떻게 작동하는지에 대한 난해한 질문을 넘어서고 있습니다. 오늘날 전 세계적으로 양자 정보 과학 분야의 연구 지출은 학업 실험실, 정부 시설 및 산업 노력에 걸쳐 연간 10 억 달러를 초과합니다. 양자 암호화 및 양자 컴퓨팅과 같은 차세대 기술은 이제 호기심만이 아니라 자원으로 바꾸어 얽힘으로써 구축되고 있습니다.
1 세기 전에 양자 이론을 만드는 데 도움을 준 맥스 플랑크 (Max Planck)는 새로운 과학적 아이디어가 회의론자들을 설득함으로써 승리하지 않는다는 것을 유명하게 만들었다. 오히려, 플랑크 (Planck)는 비평가들이 결국 죽고 새로운 세대가 자라며 한때 강력한 개념이 친숙해 보인다고 주장했다. 고맙게도 Alain 측면, John Clauser 및 Anton Zeilinger는 그다지 오래 기다릴 필요가 없었습니다. 그럼에도 불구하고, 이번 주에 그들의 특별한 인정은 반세기 여행의 꼬리 끝을 나타냅니다. 호기심과 기술에 의해 약간의 완고함이 섞여있는 사람들은 파고 들었고, 최선을 다했으며, 오랜보기를 결코 보지 못했습니다. 
David Kaiser는 매사추세츠 기술 연구소의 Germeshausen 교수로 물리학과 과학의 역사를 가르치고 있습니다. 그는 그의 책에서 양자 얽힘과 벨 테스트의 역사에 대해 썼습니다 히피족이 물리학을 구한 방법 :과학, 반문화 및 양자 부흥. 그의 최신 책은 입니다 “음, Doc, 당신은 들어가고 있습니다”:Freeman Dyson의 우주 여행.
Lead Art :왼쪽부터 Alain Aspect, John F. Clauser 및 Anton Zeilinger. nobelprize.org의 제공
