物理学者のアラン・アスペクト、ジョン・クラウザー、アントン・ツァイリンガーは今週、画期的な量子もつれの実験を行った功績によりノーベル物理学賞を受賞した。
量子もつれとは、ある距離を隔てて物理的に離れていても、一群の粒子が量子状態を共有する現象です。ある粒子の運動量、スピン、または分極を測定すると、同じ系内の他のもつれ合った粒子の状態が瞬時に影響を受け、決定されます。
量子もつれの性質は物理学者の間で激しい議論を巻き起こした。情報は光より速く伝わることはなく、系内の粒子に影響を与える何らかのプロセスが存在するはずだと考える者もいたが、一方で、この奇妙な現象は古典物理学の破綻を示し、量子力学への道を開くものだと考える者もいた。
1964年、ジョン・スチュワート・ベルは、エンタングルメント効果が、エンタングルメントされた粒子に影響を及ぼす隠れた変数によるものであるかどうかを検証する理論的枠組みを考案しました。ベルの不等式は、エンタングルメントされた系がこれらの局所的な隠れた変数の影響を受ける場合に従わなければならない数学的制約を記述しています。
今週ノーベル物理学賞を受賞した3人の科学者は、「量子もつれ光子の実験、ベル不等式の破れの証明、そして量子情報科学の先駆的研究」に対して受賞したと伝えられています。つまり、量子もつれは粒子固有の性質であり、隠れた変数は測定結果に影響を与えないことを証明したということです。
左から、アラン・アスペクト氏、ジョン・クラウザー氏、アントン・ツァイリンガー氏… 画像提供：ニクラス・エルメヘッド © ノーベル賞アウトリーチ
79歳のクラウザー氏と75歳のアスペクト氏は、米国とフランスでそれぞれ別々のプロジェクトを実施し、エンタングルメント粒子がベルの不等式に反することを証明する最初の実験を行った。77歳のツァイリンガー氏はその後、この結果を他の実験に適用し、量子ビットの量子テレポーテーションなど、エンタングルメントに関連する他の効果を実証した。
「新たな種類の量子技術が出現しつつあることがますます明らかになっている」と、ノーベル物理学賞委員会のアンデルス・イルベック委員長は火曜日に述べた。「受賞者たちの量子もつれ状態に関する研究は、量子力学の解釈に関する根本的な問いを超えて、非常に重要であることが分かる。」
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一方、ノーベル生理学賞はスウェーデンのスヴァンテ・ペーボが受賞しました。「絶滅した人類のゲノムと人類の進化に関する発見」が評価されたのです。進化遺伝学者であるペーボは、ネアンデルタール人のゲノム配列を解析し、DNA分析を用いてもう一つの古代人類の祖先種であるデニソワ人を発見しました。
彼は、7万年前にアフリカから移住したこれらのホミニンの間で伝達された遺伝子が、免疫システムが感染を防御する仕組みなど、今日の現代ホモ・サピエンスの生物学的機能に影響を与えていることを明らかにした。
67歳のペーボ氏は、ノーベル生理学賞として総額1千万スウェーデンクローナ（90万ドルまたは80万ポンド超相当）の賞金を獲得する。一方、ノーベル物理学賞はアスペクト氏、クラウザー氏、ツァイリンガー氏の3人が同額を均等に分割する。®
