Антон Цајлингер

Антон Цајлингер (роден на 20 мај 1945 година) — австриски квантен физичар и добитник на Нобелова награда за физика за 2022 година. Цајлингер е заслужен професор по физика на Универзитетот во Виена и виш научник во Институтот за квантна оптика и квантни информации при Австриската академија на науките. Поголемиот дел од неговите истражувања се однесуваат на фундаменталните аспекти и примени на квантната заплетканост.
Во 2007 година, Цајлингер го добил првиот инаугуративен медал Исак Њутн од Институтот за физика во Лондон, за „неговите пионерски концептуални и експериментални придонеси во темелите на квантната физика, кои станаа камен-темелник за брзо развивачката област на квантните информации“. Во октомври 2022 година, тој ја добил Нобеловата награда за физика, заедно со Ален Аспект и Џон Клаузер, за нивната работа што вклучува експерименти со заплеткани фотони, утврдувајќи го прекршувањето на Беловите нееднаквости и пионерската квантна информатичка наука.
1 Ран живот и образование
Антон Цајлингер е роден во 1945 година во Рид во Инкрајс, Горна Австрија, Австрија. Студирал физика на Универзитетот во Виена од 1963 до 1971 година. Докторирал на Универзитетот во Виена во 1971 година, со теза на тема „Мерења на деполаризација на неутрони на Dy-единечен кристал“ под менторство на Хелмут Раух. Се квалификувал за универзитетски предавач (хабилитација) на Технолошкиот универзитет во Виена во 1979 година.
2 Кариера
Во 1970-тите, Цајлингер работел во Виенскиот атомски институт како истражувачки асистент, а подоцна и како соработник-истражувач во Лабораторијата за дифракција на неутрони при Технолошкиот институт во Масачусетс (МИТ) до 1979 година, кога ја прифатил позицијата доцент во истиот атомски институт. Истата година се квалификувал како универзитетски професор на Виенскиот технолошки универзитет.
Во 1981 година, Цајлингер се вратил на МИТ, како вонреден професор на Факултетот за физика, до 1983 година. Помеѓу 1980 и 1990 година работел како професор на Виенскиот технички универзитет, Техничкиот универзитет во Минхен, Универзитетот во Инсбрук и Универзитетот во Виена.
Тој бил и научен директор на Институтот за квантна оптика и квантни информации во Виена помеѓу 2004 и 2013 година. Цајлингер станал почесен професор на Универзитетот во Виена во 2013 година. Тој бил претседател на Австриската академија на науките од 2013 до 2022 година.
3 Истражување
3.1 Квантна телепортација
Цајлингер објавил една од првите реализации на квантна телепортација на независен кубит. Подоцна ја проширил оваа работа на развој на извор за слободно ширење на телепортирани кубитови и квантна телепортација на далечина од 144 километри, помеѓу два Канарски Острови. Квантната телепортација е суштински концепт во многу протоколи за квантни информации. Покрај нејзината улога за пренос на квантни информации, таа се смета и за важен можен механизам за градење порти во квантните компјутери.
3.2 Замена на заплеткување – телепортација на заплеткување
Замена на заплеткување е телепортација на заплеткана состојба. По неговиот предлог, замена на заплеткување за прв пат била реализирана експериментално од групата на Цајлингер во 1998 година. Потоа таа била применета за да се спроведе тест за замена на заплеткување со одложен избор.
3.3 Преплетување над два кубита – ГХЦ-состојби и нивните реализации
Антон Цајлингер придонел за отворање на поле на преплетување на повеќе честички. Во 1990 година, тој бил првиот, заедно со Даниел Гринбергер и Мајкл Хорн, кој работел на преплетување на повеќе од два кубита. Резултирачката теорема за ГХЦ е фундаментална за квантната физика, бидејќи ја дава најконцизната контрадикција помеѓу локалниот реализам и предвидувањата на квантната механика.
ГХЦ состојбите биле првите случаи на повеќечестично заплеткување што некогаш биле истражени.
Конечно, во 1999 година, тој успеал да го обезбеди првиот експериментален доказ за заплеткување на повеќе од две честички , а исто така и првиот тест за квантна нелокалност за ГХЦ состојби.
3.4 Квантна комуникација, квантна криптографија, квантно пресметување
Во 1998 година (објавено во 2000 година), неговата група била првата што имплементирала квантна криптографија со заплеткани фотони. Потоа тој применил квантно заплеткување во оптичко квантно пресметување, каде што во 2005 година, ја извршил првата имплементација на еднонасочно квантно пресметување. Ова е протокол базиран на квантно мерење како што е предложено од Книл, Лафлам и Милбурн.
Експериментите на Цајлингер и неговата група за распределбата на заплеткувањето на големи растојанија започнале со квантна комуникација и телепортација низ вакуум и преку оптички влакна, помеѓу лаборатории лоцирани на различните страни од реката Дунав. Ова потоа било проширено на поголеми растојанија, низ градот Виена, и на над 144 км далечина, помеѓу два Канарски Острови, што резултирало во успешна демонстрација, дека квантната комуникација со сателити е изводлива. Негов сон е да постави извори на заплеткана светлина на сателит во орбитата. Првиот чекор бил постигнат за време на експеримент во италијанската опсерваторија Матера.
3.5 Понатамошни нови заплеткани состојби
Со својата група, Антон Цајлингер дал многу придонеси за реализација на нови заплеткани состојби. Изворот за фотонски парови заплеткани со поларизација, развиен со Пол Квјат, кога бил постдокторант во групата на Цајлингер, се користи во многу лаборатории. Првата демонстрација на заплеткување на орбиталниот аголен момент на фотоните отвори ново поле на истражување во многу лаборатории.
3.6 Макроскопска квантна суперпозиција
Цајлингер е исто така заинтересиран за проширување на квантната механика во макроскопски домен. Во раните 1990-ти, тој започнал експерименти во областа на атомската оптика. Развил голем број начини за кохерентна манипулација со атомски зраци, од кои многу, како кохерентното поместување на енергијата на атомски Де Брољов бран при дифракција на временски модулиран светлосен бран, станале дел од денешните ултрастудени атомски експерименти. Во 1999 година, Цајлингер ја напуштил атомската оптика за експерименти со многу сложени и масивни макромолекули - фулерени. Успешната демонстрација на квантна интерференција за овие молекули <sub>C60</sub> и <sub>C70</sub> во 1999 година отворило многу активно поле на истражување.
Во 2005 година, Цајлингер со својата група ја истражувал квантната физика на механичките конзоли. Во 2006 година, заедно со Хајдман, во Париз и Кипенберг во Гархинг, тие експериментално демонстрирале самоладење на микроогледало со зрачен притисок, односно без повратна врска.
Користејќи ги состојбите на орбиталниот аголен момент, тој бил во можност да демонстрира заплеткување на аголниот момент до 300 ħ.
3.7 Дополнителни фундаментални тестови
Програмата на Цајлингер за фундаментални тестови на квантната механика е насочена кон имплементација на експериментални реализации на многу некласични карактеристики на квантната физика за поединечни системи. Во 1998 година, тој го обезбедил конечниот тест за Беловото неравенство, затворајќи ја комуникациската дупка со користење на супербрзи генератори на случајни броеви. Неговата група, исто така, го реализирал првиот експеримент за Белова нееднаквост, имплементирајќи го условот за слобода на избор и ја обезбедил првата реализација на Белов тест без претпоставката за фер земање примероци за фотони.
Меѓу понатамошните фундаментални тестови што ги извршил, најзначајниот е неговиот тест на голема класа на нелокални реалистични теории, предложени од Легет. Групата теории, исклучени од тој експеримент може да се класифицира како оние што дозволуваат разумна поделба на ансамблите во подансамбли. Тоа значително оди подалеку од Беловата теорема. Додека Бел покажал дека теоријата што е и локална и реалистична е во спротивност со квантната механика, Легет ги разгледувал нелокалните реалистични теории каде што се претпоставува дека поединечните фотони носат поларизација. Добиеното Легетово неравенство било демонстрирано како нарушено во експериментите на Цајлингеровата група.
На аналоген начин, неговата група покажала дека дури и квантните системи, каде што преплетувањето не е можно, покажуваат некласични карактеристики што не можат да се објаснат со основните неконтекстуални распределби на веројатност.