שליטה על חלקיקים בעולם הקוונטי

הרוש ו-ווינלנד פיתחו בנפרד שיטות למדידה וטיפול בחלקיקים בודדים תוך שמירת הטבע של מכניקת הקוונטים, בדרכים שקודם נחשבו בלתי אפשריים.

תרגום הודעת האקדמיה השבדית למדעים מהיום:

האקדמיה השבדית למדעים החליטה להעניק את פרס נובל לפיסיקה לשנת 2012 לסרג’ הרוש מקולג’ דה פרנס ואקול נורמל סופרייר בפריס, ולדייויד ויינלנד ממכון התקנים האמריקני ואוניברסיטת קלורודו עבור “פיתוח שיטות פורצות דרך שתאפשר מדידה ומניפולציה של מערכות קוונטיות אינדיבידואליות.”

הרוש ו-ווינלנד פיתחו בנפרד שיטות למדידה וטיפול בחלקיקים בודדים תוך שמירת הטבע של מכניקת הקוונטים, בדרכים שקודם נחשבו בלתי אפשריים.

חתני פרס נובל פתחו את הדרך לעידן חדש של ניסויים בפיסיקת הקוונטים באמצעות הדגמת תצפיות ישירות של חלקיקים קוונטיים אינדיבידואלים בלי להרוס אותם.

עבור חלקיק בודד של אור או חומר חוקי הפיסיקה הקלאסית חדלים להתקיים ופיסיקת הקוונטים נוטלת שליטה. ואולם חלקיקים בודדים אינם ניתנים בקלות לבידוד מסביבתם, והם מאבידם את תכונותיהם הקוונטיים ברגע שהם מקיימים קשר עם העולם החיצוני. ואולם עבור רבים הדבר נראה כתופעה מוזרה, אך היא נחזתה על ידי פיסיקת הקוונטים ואינה ניתנת לצפיה ישירה, לפיכך החוקרים יכלו רק לצפות בה בניסויים שעשויים בעיקרון לשחזר את התופעות הללו.

באמצעות הגישות המעבדתיות החדשניות שלהם הצליחו הרוש ווינלנד ביחד עם קבוצות המחקר שלהם לנהל ולמדוד ולבקר מצבים קוונטיים מאוד עדינים, שקודם נחשבו בלתי נגישים לצפיה ישירה. הגישות החדשות מאפשרות להם לבחון לבקר ולספור את החלקיקים.
הגישות של השניים מגלות צדדים משותפים רבים. וינלנד לוכד אטומים טעונים חשמלית או בשם המוכר שלהם יונים, מודד אותם באמצעות פוטונים. הרוש נקט בגישה ההפוכה: הוא ביקר ומדד פוטונים לכודים, שהם חלקיקי היסוד של האור, באמצעות שליחת אטומים דרך מלכודת.

מחקריהם של שני הזוכים בתחום האופטיקה הקוונטית בחנו את האינטראקציות הבסיסיות בין אור וחומר, שדה שראה התקדמויות רבות החל מאמצע שנות השמונים. השיטות פורצות הדרך איפשרו את התפתחות תחום המיחשוב מבוסס על מכניקת הקוונטים. יתכן כי המיחשוב הקוונטי ישנה את חיי היום יום שלנו במאה ה-21 באותה דרך שבה המיחשוב הקלאסי עשה במאה הקודמת.

המחקרים גם הובילו לפיתוח שעונים אטומיים מדויקים במיוחד שיוכלו להפוך ליסוד העתידי של מדידת הזמנים ויהיו מדויקפים פי כמה מיליונים משעוני הצסיום של היום.