GS Alain Aspect TS John F. Clauser GS Anton Zeilinger
Ba nhà khoa học đã có những thí nghiệm mang tính đột phá bằng cách sử dụng các trạng thái vướng víu lượng tử (quantum entanglement), trong đó 2 hạt photon vướng víu hoạt động như một thể duy nhất ngay cả khi chúng tách rời nhau. Qua những thí nghiệm của mình, các chủ nhân của Giải Nobel Vật lý 2022 đã chứng minh tiềm năng trong việc kiểm soát vướng víu lượng tử. Kết quả nghiên cứu chung này đã mở đường cho công nghệ mới dựa trên thông tin lượng tử.
Cơ học lượng tử đang ngày càng được quan tâm và ứng dụng. Hiện nay, có một lĩnh vực nghiên cứu rộng lớn bao gồm máy tính lượng tử, mạng lượng tử và liên lạc mã hóa lượng tử an toàn. Một yếu tố quan trọng trong sự phát triển này là cách cơ học lượng tử cho phép hai hoặc nhiều hạt tồn tại ở trạng thái vướng víu.
Trong một thời gian dài, nhiều câu hỏi xung quanh mối liên kết này được hình thành có phải là do các hạt trong một cặp vướng víu chứa các biến ẩn hay chỉ dẫn cho chúng biết nên đưa ra kết quả nào trong một thí nghiệm hay không. Cụ thể, nếu có biến ẩn, mối tương quan giữa các kết quả của một số lượng lớn các phép đo sẽ không bao giờ vượt quá một giá trị nhất định (bất đẳng thức Bell). Tuy nhiên, cơ học lượng tử lại dự đoán rằng, một loại thí nghiệm nhất định sẽ vi phạm bất đẳng thức của Bell, dẫn đến một mối liên kết mạnh hơn.
Dựa trên các ý tưởng của bất đẳng thức Bell, TS John F. Clauser đã tiến hành một thí nghiệm đo thực tế. Kết quả cho thấy, cơ học lượng tử đã vi phạm rõ ràng một bất đẳng thức Bell. Điều này có nghĩa, cơ học lượng tử không thể bị thay thế bởi một lý thuyết sử dụng các biến ẩn. Tuy nhiên, vẫn còn một số sơ hở sau thử nghiệm của TS John F. Clauser.
GS Alain Aspect đã tiếp tục phát triển thiết lập thí nghiệm và giúp lấp kín một lỗ hổng quan trọng. Ông đã thành công chuyển đổi thiết lập sau khi một cặp vướng víu rời khỏi nguồn, vì vậy, thiết lập đã tồn tại khi chúng được phóng ra không thể ảnh hưởng đến kết quả.
Sử dụng các công cụ tinh vi và hàng loạt các thí nghiệm dài, GS Anton Zeilinger bắt đầu sử dụng các trạng thái lượng tử vướng víu. Kết quả chứng minh được hiện tượng viễn tải lượng tử, giúp di chuyển trạng thái lượng tử từ một hạt này sang hạt khác ở khoảng cách xa.
Chủ tịch Ủy ban Giải thưởng Nobel Vật lý năm nay đánh giá “công trình của những người đoạt giải năm nay với các trạng thái vướng víu có tầm quan trọng to lớn, thậm chí vượt ra ngoài những câu hỏi cơ bản về việc giải thích cơ học lượng tử”.
Bắc Lê (Theo The Nobel Prize)