Nobel Vật lý 2012 cho điều khiển các hệ lượng tử

Giải Nobel Vật lý năm 2012 đã được trao cho hai nhà vật lý, Serge Haroche (người Pháp) và David Wineland (người Mỹ) cho các công trình nghiên cứu về điều khiển các hệ lượng tử. Hai chủ nhân của giải Nobel sẽ chia nhau phần thưởng có tổng trị giá khoảng 750 ngàn USD, và nhận huy chương Nobel trong lễ trao giải Nobel được tổ chức tại Stockholm (Thụy Điển) vào ngày 10/12/2012. Theo thông báo từ hội đồng Nobel Vật lý, Haroche và Wineland được trao giải Nobel năm nay nhờ những cống hiến cho vật lý lượng tử (“cho các phương pháp thí nghiệm đột phá cho phép đo đạc và điều khiển các hệ lượng tử riêng biệt” –“ for ground-breaking experimental methods that enable measuring and manipulation of individual quantum systems” ).

Serge Haroche (trái) và David Wineland (phải).

Serge Haroche là công dân Pháp, đang làm việc tại Collège de France ở Paris, còn David Wineland là công dân Mỹ, đang làm việc tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) ở Boulder, Colorado. Haroche và Wineland đã độc lập phát minh và phát triển các phương pháp đo đạc và thao tác các hạt riêng biệt trong khi giữ nguyên các bản chất cơ học lượng tử của chúng theo những cách mà trước đây được cho rằng không thể nào đạt được. Theo Anne L’Huillier, thành viên Hội đồng Nobel, các công trình này có thể xem là những bước nhỏ bé đầu tiên để bước vào xây dựng một máy tính lượng tử.

Haroche – nhà tiên phong về CQED

Serge Haroche là công dân Pháp, sinh năm 1944 tại Casablance, Morocco, tốt nghiệp Tiến sĩ (PhD) năm 1971 ở Đại học Pierre & Marie Curie (Paris, Pháp). Ông là người tiên phong phát triển hướng nghiên cứu về điện động lực học lượng tử hốc (Cavity Quantum Electrodynamics – CQED), mà ở đó các tính chất của một nguyển tử được điều khiển bằng cách đặt nó vào một hốc quang học hoặc sóng viba. Haroche đã tập trung vào các thí nghiệm với sóng viba, tối ưu các kỹ thuật, ứng dụng CQED để điều khiển các tính chất của từng photon riêng biệt. Trong các thí nghiệm này, Haroche đã sử dụng CQED để hiện thực hóa thí nghiệm con mèo của Schrödinger (một thí nghiệm tưởng tượng nổi tiếng trong cơ học lượng tử) mà ở đó trạng thái của một hệ là sự chồng chập của hai trạng thái lượng tử khác nhau trong khi một thí nghiệm chỉ tác động lên một. Các trạng thái như vậy là cực kỳ dễ sụp đổ và các kỹ thuật được phát triển để tạo ra và đo đạc các trạng thái CQED đang được áp dụng để phát triển các máy tính lượng tử.

Trong cuộc trả lời phỏng vấn điện thoại nhanh, Serge Haroche đã trả lời ông đã đoán ngay mình được nhận giải khi nhìn thấy một số điện thoại từ Thụy Điển gọi vào máy của ông, dù vậy, ông vẫn cảm thấy xúc động khôn tả khi nghe tin từ cuộc gọi và phải ngồi xuống ghế để trấn tĩnh. Ông nói: “Thật vui được cùng chia giải Nobel với Dave Wineland, một nhà vật lý tuyệt vời và cùng với ông ta nhận giải thật là một vinh dự và ghi nhận lớn của tôi”. Haroche đã cùng gia đình nâng cốc champagne trong bữa trưa, và sau đó tới văn phòng để cùng chia vui với đồng nghiệp.

Wineland – chuyên gia về điều khiển ion

David Wineland (cũng sinh năm 1944) sinh ra ở Milwaukee, bang Wisconsin, nhận bằng tiến sĩ từ Đại học Harvard năm 1970. Ông là Học giả và Trưởng nhóm nghiên cứu tại NIST và đồng thời cũng là Giáo sư Đại học Colorado ở Boulder. Wineland được trao giải nhờ những công trình của ông trong việc điều khiển lượng tử các ion. David Wineland là thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Hoa kỳ từ năm 1992 và từng được trao giải Davisson-Germer năm 1990 về vật lý nguyên tử và bề mặt của Hội Vật lý Hoa kỳ.

Một trong những thành tựu của ông là tạo và chuyển một đơn ion vào trạng thái “con mèo Schrödinger” bằng cách sử dụng kỹ thuật bẫy ion được phát triển tại NIST.  Bẫy ion được tạo ra trong chân không siêu cao kết hợp với điện trường điều khiển, và một bẫy chỉ có thể giữ duy nhất một ion hoặc một vài ion nằm trên một hàng. Các ion dao động khi bị giữ trong bẫy và năng lượng dao động sẽ phải loại trừ để làm lạnh các ion tới trạng thái năng lượng thấp nhất. Để đạt được trạng thái làm lạnh, Wineland đã phát triển kỹ thuật dựa trên chùm laser để loại trừ các lượng tử năng lượng dao động từ các ion (gọi là kỹ thuật làm lạnh sideband), và kỹ thuật này có thể cho phép đặt một ion vào trong các trạng thái chồng chập – trạng thái “con mèo Schrödinger”. Wineland cũng là người đã sử dụng kỹ thuật điều khiển ion để phát triển các đồng hồ quang học siêu chính xác, cũng như là các mạch cho máy tính lượng tử.

(Tổng hợp từ Physicsworld.com và một số nguồn khác)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s