Ba nhà vật lý nhận Giải thưởng Bell 2017

Giải thưởng John Stewart Bell, giải thưởng quốc tế hàng đầu trong lĩnh vực cơ học lượng tử, vừa xướng tên ba nhà khoa học nhận giải năm nay, bao gồm Ronald Hanson (Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan), Sae-Woo Nam (Viện Tiêu chuẩn & Công nghệ Quốc gia, Mỹ) và Anton Zeilinger (Đại học Vienna, Áo). Đây là những người đã thách thức Albert Einstein bằng cách chứng minh bản chất không định xứ của sự rối lượng tử.

Năm 2015, ba nhà khoa học kể trên đã tiến hành một cách độc lập những thí nghiệm cho thấy hai hạt vi mô dù cách xa nhau đến nỗi không có tín hiệu nào, kể cả tín hiệu có tốc độ truyền nhanh như ánh sáng, có thể kết nối chúng với nhau, thì vẫn có thể có mối tương quan vô hình và tức thời giữa chúng.

Thế giới vi mô rất kỳ quái. Các hạt vi mô có thể rối với nhau theo cặp theo cách mà giữa chúng tồn tại một mối tương quan bất kể chúng cách nhau bao xa: nếu bạn đo được các thuộc tính của một hạt của cặp hai hạt rối đó thì bạn ngay lập tức biết chính xác các thuộc tính của hạt kia. Einstein đã không tin vào điều kỳ quái đó: vào những năm 1930, ông đã gọi đó là “tác động ma quỷ bất chấp khoảng cách” một cách mỉa mai.

Giáo sư Aephraim Steinberg, nhà vật lý lượng tử của Trung tâm Thông tin lượng tử và Kiểm soát lượng tử, Đại học Toronto, Canada, một trong những người sáng lập giải thưởng Bell cho biết: “Có nhiều thí nghiệm đã rất gần với việc chứng minh được sự hiện hữu của rối lượng tử, nhưng ba nhà khoa học được tôn vinh lần này đã vượt qua mọi sơ hở trước đó”. Ví dụ, các thí nghiệm trước đó đã gặp phải những khó khăn trong việc đảm bảo chắc chắn rằng không có tín hiệu nào có thể truyền qua lại giữa hai máy dò cũng như thực tế là có quá nhiều photon bị mất (do bị hấp thụ hoặc tán xạ bới môi trường xung quanh) trong quá trình thí nghiệm.

“Một cách đồng thuận, họ đã loại bỏ mọi nghi ngờ có lý về tính phi định xứ của rối lượng tử. Vì vậy họ cũng mở ra cánh cửa của những công nghệ mới đầy thú vị, bao gồm truyền thông siêu an toàn và khả năng thực hiện một số loại tính toán nhanh hơn nhiều (nhanh hơn theo cấp số nhân) so với bất kỳ máy tính cổ điển nào”, Steinberg nói.

Giải thưởng Bell năm nay sẽ được trao vào thứ Năm, ngày 31/8, tại Học viện Fields, Toronto, Canada. Những người nhận giải sẽ có bài phát biểu ngắn trong lễ trao giải.

John Stewart Bell (1928 -1990).

John Stewart Bell và khám phá sâu sắc nhất kể từ Copernicus

John Stewart Bell (1928 -1990) là nhà vật lý Bắc Ireland, người năm 1964 đã dẫn ra một bất đẳng thức quan trọng (sau này gọi là bất đẳng thức Bell), một khám phá sâu sắc nhất kể từ Copernicus. Ông đột ngột qua đời năm 1990 ở Geneva, Thụy Sĩ, vì xuất huyết não, khi không hề biết rằng năm đó ông được đề cử giải Nobel Vật lý!

Giải thưởng mang tên ông dành cho những nghiên cứu về các vấn đề cơ bản trong cơ học lượng tử và các ứng dụng, ra đời năm 2009 và được trao vào những năm lẻ cho những đóng góp đáng kể được công bố lần đầu tiên trong vòng sáu năm trước. Giải thưởng này vinh danh các tiến bộ lớn trong lĩnh vực cơ học lượng tử và ứng dụng, bao gồm lý thuyết thông tin lượng tử, tính toán lượng tử, cơ sở lượng tử, mật mã lượng tử, điều khiển lượng tử và những vấn đề liên quan khác. Đây không phải là giải thưởng kiểu “Thành tựu trọn đời”, mà nhằm làm nổi bật sự tiến bộ nhanh chóng của các nghiên cứu trong các lĩnh vực này cũng như sự tác động tương hỗ sinh động giữa nghiên cứu cơ bản và các ứng dụng tiềm năng.

Giải thưởng Bell được tài trợ và quản lý bởi Trung tâm Thông tin lượng tử và Kiểm soát lượng tử thuộc Đại học Toronto, Canada, nhưng việc lựa chọn giải thưởng sẽ do một ủy ban tuyển chọn quốc tế tiến hành, quay vòng theo chu kỳ bốn năm.

“Nâng cao sự hiểu biết về cơ học lượng tử cùng với các ứng dụng công nghệ của nó là điều xứng đáng được ghi nhận trên toàn thế giới. Chúng tôi hy vọng rằng, trong một số trường hợp, giải thưởng Bell sẽ dự báo sớm giải Nobel Vật lý”, Daniel James, giám đốc Trung tâm Thông tin lượng tử và Kiểm soát lượng tử, nhận xét.

Lịch sử trao giải

Năm 2009, Giải thưởng Bell được trao cho Nicolas Gisin (Đại học Geneva, Thụy Sĩ) bởi những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về nền tảng và ứng dụng của vật lý lượng tử, cụ thể là tính phi định xứ lượng tử, mật mã lượng tử và viễn chuyển lượng tử. Với các nguồn photon đơn và các photon rối có bước sóng viễn thông, ông đã hiện thực những hiệu ứng lượng tử này trên mạng cáp quang giữa các khoảng cách từ 10 đến 100 km.

Năm 2011, Giải thưởng Bell được trao cho Sandu Popescu (Đại học Bristol, Anh) bởi những khám phá về tương quan lượng tử đặc biệt và việc ứng dụng lý thuyết lượng tử vào nhiệt động lực học.

Năm 2013, Giải thưởng Bell được trao cho Michel Devoret và Robert Schoelkopf (Đại học Yale, Mỹ) bởi những tiến bộ thực nghiệm cơ bản và tiên phong trong việc tạo rối giữa các qubit siêu dẫn và photon vi sóng, cùng các ứng dụng của chúng trong xử lý thông tin lượng tử.

Năm 2015, giải thưởng Bell được trao cho Rainer Blatt (Đại học Innsbruck, Áo) bởi những nghiên cứu tiên phong về xử lý thông tin lượng tử với các ion bị bẫy, cụ thể hơn, nhờ các trình diễn gần đây về mô phỏng lượng tử tương tự và mô phỏng lượng tử số cũng như mô phỏng các cổng logic lượng tử trên một qubit được mã hoá theo kiểu topo.