od lewej: dr hab. Jerzy Zachorowski, prof. UJ, prof. dr hab. Wojciech Gawlik

foto: Tomasz Żurek

Główne osiągnięcia Serge'a Haroche'a z Ecole Normale Supérieure w Paryżu i Davida Winelanda z National Institute for Science and Technology (Boulder, Colorado) to przełomowe doświadczenia z zakresu oddziaływania światła z materią.

Haroche z współpracownikami izolowali pojedynczy atom przez umieszczenie go we wnęce rezonansowej o niemal doskonałych ściankach nadprzewodzących i poddawali oddziaływaniu z polami elektromagnetycznymi zawierającymi zaledwie kilka fotonów. Prace te zapoczątkowały tzw. elektrodynamikę atomów we wnęce i stworzyły podstawy nowej dyscypliny - Informatyki Kwantowej. Pozwoliły na badania i doświadczalne weryfikacje podstawowych nieintuicyjnych postulatów mechaniki kwantowej. Ogromnie przyczyniły się do wyjaśnienia różnic między klasycznym (makroskopowym) i kwantowym (mikroskopowym) światem. Doświadczenia te pozwoliły śledzić ewolucję pojedynczego fotonu w rezonatorze elektromagnetycznym przez obserwację przeskoków kwantowych powtarzających się setki razy, a także pokazały, że nie jest konieczne zniszczenie (absorpcja) fotonu aby go móc obserwować.

Obaj Laureaci badają elementarne układy kwantowe, ale stosują różne metody: Haroche bada fotony uwięzione w rezonatorach przesyłając przez nie atomy, Wineland zaś pułapkuje jony w pułapkach elektromagnetycznych i bada je za pomocą fotonów. Stworzył warunki doświadczalne do utrzymywania superpozycji kwantowych, tzw. kotów Schroedingera. Z tak przygotowanymi jonami, izolowanymi od zewnętrznych zaburzeń może badać poszczególne cegiełki kwantowych układów logicznych.

Prof. dr hab. Wojciech Gawlik

Instytut Fizyki im. Mariana Smoluchowskiego

W przyszłości dzięki zastosowaniu technologii kwantowych będzie możliwe całkowicie bezpieczne przesyłanie informacji (tzw. kryptografia kwantowa), poprawa precyzji zegarów atomowych, a w dalszej perspektywie - budowa komputerów kwantowych.

"Możliwe, że komputery kwantowe w XXI w. zmienią nasze codzienne życie tak samo jak klasyczne komputery zmieniły je w poprzednim stuleciu. Te badania doprowadziły również do budowy niesłychanie precyzyjnego zegara, który w przyszłości może zmienić standardy pomiaru czasu, ponieważ odmierza go z dokładnością stokrotnie większą niż dzisiejsze zegary atomowe" - podkreślono w komunikacie Komitetu Noblowskiego.