Francia

Alain Aspect

Premio Balzan 2013 per l'informatica e la comunicazione quantistica

Per i suoi esperimenti di avanguardia che hanno confermato la Meccanica Quantistica, in contrasto con le teorie con variabili nascoste locali. I suoi lavori hanno aperto la strada al controllo sperimentale degli stati quantistici entangled, elemento essenziale dell’Informatica Quantistica.

Alain Aspect è conosciuto per i suoi esperimenti sulle disuguaglianze di Bell, eseguiti nel 1981-1982 all’Institut d’Optique di Orsay, in Francia. Questi lavori sono considerati da molti scienziati tra le pietre angolari dell’Informatica Quantistica e sono noti al pubblico non specialistico col nome di esperimenti di Aspect.
Le disuguaglianze di Bell, proposte da John Bell nel 1964, offrono un modo per mettere a confronto le previsioni della Meccanica Quantistica con quelle di una vasta classe di teorie alternative, note come teorie delle variabili nascoste locali, un esempio delle quali è la fisica classica (non quantistica). Gli esperimenti richiedono di effettuare misure su fotoni che si allontanano uno dall’altro in direzioni opposte e di stabilire le correlazioni tra alcune delle loro proprietà fisiche, per esempio le polarizzazioni. Il fatto che le misure sono effettuate a distanza le une dalle altre è essenziale in quanto per derivare le disuguaglianze di Bell è necessaria un’ipotesi di località, combinata con il fatto che nessun segnale può superare la velocità della luce.

I contributi di maggior rilievo di Aspect sono la proposta di uno schema sperimentale fattibile per cambiare rapidamente l’orientamento dei polarizzatori mentre i fotoni sono in movimento attraverso l’apparato, e, ancora più importante, la realizzazione con successo di questo schema nei suoi esperimenti.
I fotoni misurati nell’esperimento di Aspect hanno origine da un unico atomo e formano ciò che, nella Meccanica Quantistica, si chiama uno stato “entangled”. L’osservazione dello stato di un fotone permette di predire il risultato di una misura sullo stato del secondo fotone, che di per sé è un esempio di un quantum bit (qubit), un sistema quantistico che può esistere in due stati, corrispondenti ai due stati di polarizzazione. Il qubit è l’elemento di base di un computer quantistico, un concetto sviluppato negli stessi anni degli esperimenti di Aspect.
Gli esperimenti di Aspect hanno avuto una risonanza enorme e hanno dato luogo a una valanga di lavori teorici e sperimentali sull’entanglement quantistico. Grazie a essi sono stati esplorati nuovi percorsi nell’implementazione di algoritmi per un computer quantistico e nella realizzazione in laboratorio di stati entangled di fotoni, di atomi freddi, di ioni freddi intrappolati e, successivamente, di sistemi a stato solido. Gli esperimenti di Alain Aspect hanno segnato l’inizio della Scienza Informatica Quantistica.