Mätning av kvantsystem bakom Nobelpriset i fysik
2012 års fysikpristagare. (Foto: Jonathan Nackstrand / AFP)


Kungliga Vetenskapsakademien beslöt på tisdagen att 2012 års Nobelpris i fysik ska tilldelas Serge Haroche, Frankrike, och David J Wineland, USA, ”för banbrytande experimentella metoder som möjliggör mätning och styrning av enstaka kvantsystem”.

Det som händer i kvantvärlden verkar osäkert och slumpmässigt men kvantfysiken försöker beskriva den här mikroskopiska osynliga världen där saker händer som vi inte räknat med. En partikel kan till exempel anta olika kvanttillstånd eller den kan vara på olika ställen samtidigt, och den förstörs om du tittar på den.

Ändå har de båda forskarna studerat växelverkan mellan ljus och materia, kvantoptik. Serge Haroche har en fälla som fångar in fotoner som han mäter och styr med hjälp av atomer som sänds in genom fällan. Fotonerna studsar mellan två speglar i ett vakuum med en temperatur nära den absoluta nollpunkten. Under drygt en tiondels sekund hann forskarna utföra kvantexperiment med fotonerna utan att de förstördes.

David Winelands fälla gör tvärtom, den styr elektriskt laddade atomer (joner) med ljus (fotoner) där vacuum råder med samma kyla som ovan. Med hjälp av laserpulser kan den kylda jonen lyftas upp i energinivåerna. Om då jonen hamnat mellan två energinivåer är sannolikheten att den hamnar i den högre eller lägre nivån lika stor, och då kan dess energitillstånd studeras.

Eftersom forskarna har lyckats fånga joner i fällor skulle jonfällorna kunna tillämpas vid konstruktionen av en kvantdator. En bit i en vanlig dator kan antingen vara 0 eller 1. En kvantbit kan vara 0 och 1 på samma gång och två kvantbitar kan anta fyra värden samtidigt och så fördubblas antalet möjliga tillstånd för varje bit.

En kvantdator skulle kunna utföra beräkningar mycket snabbare än dagens datorer och nu tror forskarna att det första steget har tagits dit.