פרס נובל בפיזיקה לחוקרי תורת הקוונאטים שבדקו: איך שני פוטונים 'מתקשרים' גם כשהם נראים נפרדים לגמרי

פרס הנובל לפיזיקה לשנת 2022 ניתן לאליין אספקט, מאוניברסיטת פריז-סאקךה ואקול פוליטכניק בצרפת, ג'ון פ. קלאוזר, שעשה את רוב הקריירה שלו באוניברסיטת ברקלי ואנטון ציילינגר, מאוניברסיטת וינה באוסטריה, עבור ביצוע ניסויי עולם אמיתי שהכריעו דילמה משמעותית בתורת הקוואנטים ופתחו את הדלת לטכנולוגיות חדשות שהתבססות על תורת הקוונאטים. "היום, ההשפעות האדירות של תורת הקוואנטים, מוצאות יישומים חדש. ישנו שדה מחקרי גדול הכולל מחשבים קוואנטים, רשתות קוואנטים ותקשורת קוונאטית מוצפנת".

על פי נימוקי הוועדה, כל אחד מן החוקרים ביצע ניסויים פורצי דרך, שמשתמשים ב"חלקיקים שזורים", מצב שבו שני חלקיקים מתנהגים כאילו הם מושפעים האחד מהשני, אפילו כשהם נפרדים. כאילו יש ביניהם מעין טלפתיה, או לכל הפחות - איננו יודעים איך ההשפעה הזו מתרחשת. התיאוריה הזו עוררה בזמנו הרבה התנגדויות. אלברט אינשטיין, למשל, נחשב לאחד המתנגדים הגדולים שלה.

שני הסברים סותרים ניתנו לתופעה. האחד: כל אחד מהחלקיקים מכיל מידע שאנחנו לא מסוגלים לקרוא, והוא מהווה מעין הוראות הפעלה, והן מיושמות במקביל על ידי שני החלקיקים, באופן שגורם לנו לחפשב כי הם קשורים. ב-1960, הפיזיקאי ג'ון סטיוארט בל, פיתח משוואה שלפיה אם אכן הקשר תלוי בהוראות נסתרות כאלה, הוא יגיע רק עד גבול מסויים.

לעומת זאת אם, כפי שמנבאת תורת הקוואנטים, באמת יש איזו תקשורת בין שני החלקיקים או שהם פועלים כיחידה אחת בזכות כוחות אחרים שאיננו מבינים, ולא הוראות שכתובות בהם, הרי שניתן יהיה אולי להגיע למתאם יותר גבוה מכפי שחזה בל.

ג'ון קלאוזר, אחד הזוכים השנה, פיתח את הרעיונות של בל כך שניתן יהיה לבחון אותם בניסוי מעשי. כשהוא ביצע את הניסוי, משוואותיו של בל הופרכו. כלומר, ההוראות הנסתרות כנראה אינן הסיבה לקשר בין החלקיקים, והרעיונות של תורת הקוואנטים מסבירים את המצב טוב יותר.

אך עדיין נותרו פערים בניסוי שנתנו פתח להסברים אחרים, ואילו ניסוי נוסף של אליין אספקט סגר את הפינה. אנטון זיילינגר החל לעשות שימוש בתכונות האלה של החלקיקים, באופן יישומי.