Han häpnas av sin egen forskning
Som liten lade han kritor i vinäger för att se vad som hände. Nu vill fysikpristagaren Alain Aspect veta om den perfekta kvantdatorn går att bygga.
Alain Aspect, John Clauser och Anton Zeilinger har var och en gjort banbrytande experiment med sammanflätade kvanttillstånd, där två partiklar hör ihop i en enhet även när de är separerade. Med sina resultat har de berett vägen för ny teknologi byggd på kvantinformation.
På 1960-talet utvecklade John Stewart Bell den olikhet som bär hans namn. Den säger att om det finns dolda variabler kan sambandet mellan utfallen av ett stort antal mätningar aldrig överskrida ett visst värde. Kvantmekaniken förutsäger däremot att en viss typ av experiment kommer att bryta mot Bells olikhet och därmed ge ett starkare samband än som annars är möjligt.
John Clauser vidareutvecklade John Bells idéer till ett praktiskt genomförbart experiment. När han gjorde sina mätningar stödde resultatet kvantmekaniken, genom att tydligt bryta mot en Bellolikhet. Det innebär att kvantmekaniken inte kan ersättas med en teori med dolda variabler.
Vissa kryphål fanns fortfarande kvar efter John Clausers experiment. Alain Aspect utvecklade experimentet och använde det för att täppa till ett viktigt sådant. Han kunde växla inställningarna för mätningen efter att ett sammanflätat par hade lämnat sin källa, för att inte arrangemanget som rådde när de skickades ut skulle kunna påverka utfallet.
Med förfinade verktyg kunde Anton Zeilinger börja använda sammanflätade kvanttillstånd i en lång serie olika experiment. Hans forskargrupp demonstrerade till exempel ett fenomen som kallas kvantteleportation, vilket gör det möjligt att flytta ett kvanttillstånd från en partikel till en annan som befinner sig långt borta.
Källa: Kungliga vetenskapsakademin
— På mindre än 24 timmar blev jag tvungen att lära mig att sätta upp en gräns. Jag måste säga nej till alla de förfrågningar som kommer och ha en assistent som har hand om min kalender, det är helt nytt för mig.
En av årets tre Nobelpristagaren i fysik, fransmannen Alain Aspect har ett par ovanliga veckor bakom sig. Nu är han i Stockholm för att ta emot det prestigefyllda priset och han säger sig inte riktigt veta vad som händer – "han hänger bara med".
Som fysiker är det andra typer av gränser som har varit i hans fokus – den mellan kvantmekanik och den klassiska fysiken. I den mikroskopiskt lilla världen, på atomnivå, gäller andra lagar än i den som vi upplever.
— Någonstans där går en gräns och den gränsen skulle jag vilja hitta. Då skulle vi närma oss svaret om det är möjligt att göra perfekta kvantdatorer, säger Alain Aspect.
Egna regler
Ett vanligt antagande inom fysiken är att två partiklar bara kan påverka varandra om något slags signal överförs mellan dem. Eftersom en signal inte kan färdas snabbare än ljusets hastighet i vakuum, borde det finnas en gräns för hur snabbt någonting på en plats kan påverka något på en annan plats.
Men enligt kvantmekanikens lagar är det annorlunda. Enligt den kan två partiklar, till exempel fotoner, befinna sig i ett så kallat sammanflätat tillstånd. Sammanflätningen gör att det som händer i den ena partikeln påverka den andra, även om de befinner sig långt ifrån varandra. Dessutom påverkar en mätning av mätning av ljusets vibrationsegenskaper, polarisationen, hos den ena, omedelbart den andra.
Det är inom detta område han och de båda andra pristagarna amerikanen John Clauser och österrikaren Anton Zeiliger har bedrivit sin forskning.
— Jag fascineras av att vissa av de här teoretiska förutsägelserna inte passar vår vanliga värld, ändå kan vi visa att de stämmer. Det är så förbryllande att Einstein inte trodde det var möjligt, säger Alain Aspect.
Han säger att han aldrig har funderat på om hans resultat ska leda till något användbart när han forskat. Han har haft frågor som han försökt besvara och när han lyckats har han gått vidare. Därför blev han häpen första gången en student berättade för honom att kvantmekanik kunde användas för att skicka krypterade information.
— Andra är mycket bättre på att hitta applikationer, det är inte min grej. Men det är otroligt fascinerande när det sker, säger han.
Omöjligt att avslöja
Förenklat förklarar han kvantkryptografi som att vi har bollar med en slumpartad serie av ettor och nollor som fördelas mellan dem. Om det blir en etta eller nolla avslöjas inte innan vi tittar på bollarna.
— Om man skickar dit en spion så gör det ingen eftersom det inte finns något att spionera på. OM det blir en etta eller nolla vet vi inte förrän i sista stund. Det är ett helt säkert system, säger Alain Aspect.
Sedan han fick beskedet om att han är Nobelpristagare har han inte hunnit forska någonting. Men, tillägger han, nu för tiden föreläser han ändå främst. Men nyfikenheten finns kvar, och den skiner igenom under presskonferensen på Kungliga Vetenskapsakademin när Alain Aspect som den enda av nio pristagare på plats glatt tar foton av lokaler och publik.
Han berättar att han alltid gjort experiment med det som finns till buds – tavelkritor som löses upp i vinäger eller diverse verktyg.
Är det något som upprör honom är det vetenskapsskeptiker. Hur någon kan ifrågasätta FN:s expertpanels slutsatser om att mänsklig aktivitet ligger bakom den globala uppvärmningen är för honom ofattbart
— Om man förstår hur omfattande och granskad den forskningen är kan man inte säga emot. Jag brukar säga att den som vill ifrågasätta ska lära sig vetenskap och använda den för att bevisa sina teorier.
Till unga som vill ägna sig åt vetenskap har han två råd:
— Välj den forskning som du attraheras av, som lockar dig. Och läs matematik.
