Những điều chưa biết về nhà vật lý nhận giải Nobel Vật lý năm 2022

Alain Aspect sinh ngày 15/6/1947, tại Agen, Pháp. Ông là nhà vật lý người Pháp đã được trao giải Nobel Vật lý năm 2022 cho các thí nghiệm của ông về rối lượng tử. Ông đã chia sẻ giải thưởng này với hai nhà vật lý khác là nhà vật lý người Mỹ John F. Clauser và nhà vật lý người Áo Anton Zeilinger.

Điều gì xảy ra với một hạt trong một cặp hạt rối vào nhau, ngay cả khi chúng thực sự quá xa nhau để ảnh hưởng đến nhau. Sự phát triển công cụ thí nghiệm của những người đoạt giải Nobel vật lý năm nay đã đặt nền móng cho một kỷ nguyên mới của công nghệ lượng tử.

Nhà vật lý người Pháp Alain Aspect nhận giải Nobel vật lý năm 2022

Alain Aspect, nhà vật lý người Pháp tiên phong

Aspect đã nhận được bằng cử nhân tại École Normale Supérieure de Cachan (ENS Cachan), vượt qua kỳ thi công chức về vật lý năm 1969. Ông theo học tại Đại học Tổng hợp và nhận bằng thạc sĩ năm 1971 và có bằng Tiến sĩ năm 1983. Năm 1971-1974, ông đi nghĩa vụ quân sự tại Cameroon với tư cách giáo viên,trước khi bắt đầu nghiên cứu Tiến sĩ và đảm nhận vị trí giảng viên tại École Normale Supérieure de Cachan ở Paris vào năm 1974.

Để phục vụ cho nghiên cứu sau đại học của mình, Aspect đã phát triển các thí nghiệm để kiểm tra các bất đẳng thức của Bell đối với các photon mắc vào nhau. Năm 1985, ông nhận một vị trí tại Collège de France ở Paris với tư cách là nhà khoa học trong khoa vật lý nguyên tử, trước khi trở thành nhà khoa học cấp cao tại Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique, ở Palaiseau, gần Paris, và sau đó là giáo sư và người đứng đầu nhóm quang học nguyên tử và là giáo sư tại École Polytechnique.

Trong rối lượng tử, hai hạt ở trong một trạng thái vướng vào nhau sao cho việc đo một thuộc tính của một hạt sẽ xác định ngay lập tức tính chất đó trong hạt khác. Ví dụ, hai hạt ở trạng thái trong đó một hạt quay lên và hạt kia quay xuống. Vì hạt thứ hai phải có giá trị ngược lại với hạt thứ nhất, việc đo hạt thứ nhất dẫn đến trạng thái xác định cho hạt thứ hai, mặc dù thực tế là hai hạt có thể cách nhau hàng triệu km và không tương tác với nhau tại thời gian.

Công trình nghiên cứu của ông đã phần nào lý giải được những lý thuyết gây tranh cãi của thiên tài Albert Einstein và các nhà vật lý học Boris Podolsky và Nathan Rosen từ năm 1935.

Năm 1964, nhà vật lý người Ireland John Stewart Bell đã nghĩ ra các mối quan hệ toán học, các bất đẳng thức của Bell, điều này sẽ được thỏa mãn bởi một lý thuyết biến ẩn trong đó phép đo của một hạt sẽ không xác định ngay lập tức các đặc tính của hạt kia. Clauser và nhà vật lý người Mỹ Stuart Freedman đã thực hiện các thử nghiệm thực nghiệm đầu tiên về các bất đẳng thức Bell vào năm 1972 và cho thấy kết quả phù hợp với cơ học lượng tử chứ không phải lý thuyết biến ẩn.

Alain Aspect đã có thời gian làm việc tại Viện nghiên cứu ở Cameroon. Ông sở hữu 7 bằng Tiến sỹ danh dự tại các học viện khắp thế giới, trong đó có Canada, Australia, Ireland, Israel , Anh quốc và Hồng Kông.

Công trình thử nghiệm của Alain Aspect tập trung vào các tình huống mà các dự đoán của cơ học lượng tử khác xa với trực giác. Kể từ luận án Tiến sĩ của ông vào năm 1983 (với Philippe Grangier và Jean Dalibard), các thử nghiệm thực nghiệm của Bell về các bất đẳng thức đã chứng minh các tính chất đáng kinh ngạc của rối lượng tử và làm mất hiệu lực tầm nhìn thực tế cục bộ về thế giới được Einstein bảo vệ.

Sau đó, cùng với Grangier làm nghiên cứu sinh tiến sĩ vào năm 1986, ông đã chứng minh bằng thực nghiệm tính lưỡng tính của sóng hạt đối với một photon. Năm sau, ông bắt đầu làm việc với Claude Chohen-Tannoudji về việc làm lạnh nguyên tử bằng tia laser dưới độ giật của một photon.

Không ngừng học hỏi

Kể từ đóng góp trên, ông đã chuyển sang lĩnh vực quang học nguyên tử, nơi ông và nhóm của mình thăm lại các điểm mốc trong quang học lượng tử và phát triển các bộ mô phỏng lượng tử của các vật liệu rối loạn. Công việc này đã góp phần vào sự xuất hiện của các công nghệ lượng tử, đặc biệt là mật mã lượng tử và các máy mô phỏng lượng tử và máy tính.

Aspect đã hoạt động tích cực trong nhiều tổ chức nghề nghiệp, bao gồm cả Optica. Ông đã từng phục vụ trong các Ủy ban Giải thưởng Born and Ives. Ông đã được mời và là diễn giả tại nhiều cuộc họp Optica, bao gồm cuộc họp hàng năm của Hiệp hội, Frontiers in Optics.

Ông đã xuất bản hơn 200 bài báo có ảnh hưởng lớn trên các tạp chí quốc tế. Hơn 20 tín chỉ của ông đã vượt qua 100 trích dẫn. Ông đã nhận được nhiều giải thưởng và sự công nhận, bao gồm Giải thưởng Max Born 1999, Giải thưởng Herbert Walther năm 2011 và Huy chương Frederic Ives / Giải thưởng Jarus W. Quinn năm 2013 từ Optica. Các giải thưởng quan trọng khác bao gồm Huy chương Vàng CNRS (2005), Giải Wolf về Vật lý (2010), Huy chương Vàng Niels Bohr và Huy chương Vàng Unesco-Niels Bohr (2013), và Giải Balzan về Thông tin Lượng tử (2013). Năm 2014, ông được trao huy chương Officier de la Légion d'Honneur, danh hiệu cao quý nhất của Pháp. Năm 2021, ông được vinh danh là Thành viên Danh dự của Optica.

Trong bài trả lời phỏng vấn của trang Nobelprize.org ngay khi thông báo đoạt giải, Alain Aspect cho biết, ông hết sức bất ngờ. Ông chia sẻ: “Cuộc sống thúc đẩy bạn tiến lên và đôi khi bạn phải dừng lại và dành thời gian để suy ngẫm. Khi dạy học ở Cameroon, tôi có nhiều thời gian rảnh rỗi và tôi đã sử dụng thời gian đó để nghiên cứu. Bởi lẽ, tôi biết rằng trình độ của tôi về cơ học lượng tử không tốt chút nào. Bạn biết đấy, đó là cơ học lượng tử cũ, giải các phương trình đạo hàm riêng. Và cuốn sách của Cohen-Tannoudji, Laloë và Diu đã dạy tôi đâu là vật lý trong cơ học lượng tử, và sau đó tôi đã sẵn sàng để hiểu cuộc thảo luận của John Bell… Tôi nghĩ đó là một bài học rất quan trọng dành cho những người biết lắng nghe."