أنطون زيلينجر

نشر زيلينجر أحد أوائل التطبيقات العملية للنقل الكمومي لكيوبت مستقل. ^{[ 19 ] [ 20 ]} ثم وسّع نطاق هذا العمل ليشمل تطوير مصدر لنقل الكيوبتات المنقولة بحرية ^{[ 21 ]} والنقل الكمومي لمسافة تزيد عن 144 كيلومترًا بين جزيرتين من جزر الكناري. ^{[ 22 ]} يُعدّ النقل الكمومي مفهومًا أساسيًا في العديد من بروتوكولات المعلومات الكمومية. فإلى جانب دوره في نقل المعلومات الكمومية، يُعتبر أيضًا آلية مهمة محتملة لبناء البوابات داخل الحواسيب الكمومية. ^{[ 23 ]}

تبادل التشابك هو نقل حالة متشابكة عن بُعد. بعد اقتراحه، ^{[ 24 ]} تم تحقيق تبادل التشابك تجريبياً لأول مرة من قبل مجموعة زيلينجر في عام 1998. ^{[ 25 ]} ثم طُبِّق لإجراء اختبار تبادل التشابك ذي الاختيار المؤجل. ^{[ 26 ]}

ساهم أنطون زيلينجر في فتح آفاق جديدة في مجال التشابك متعدد الجسيمات. ^{[ 27 ]} في عام 1990، كان أول من عمل مع دانيال جرينبيرجر ومايكل هورن على تشابك أكثر من كيوبتين. ^{[ 28 ]} تُعدّ نظرية GHZ الناتجة (انظر حالة جرينبيرجر-هورن-زيلينجر ) أساسية في فيزياء الكم، إذ تُقدّم أوضح تناقض بين الواقعية المحلية وتنبؤات ميكانيكا الكم. ^{[ 29 ]}

كانت حالات GHZ أولى حالات التشابك متعدد الجسيمات التي تم التحقيق فيها على الإطلاق. ^{[ 30 ]}

وأخيرًا، في عام 1999، نجح في تقديم أول دليل تجريبي على التشابك لأكثر من جسيمين ^{[ 31 ]} وأيضًا أول اختبار لعدم التمركز الكمي لحالات GHZ. ^{[ 32 ]}

في عام ١٩٩٨ (نُشرت نتائج بحثه عام ٢٠٠٠)، كانت مجموعته أول من طبّق التشفير الكمومي باستخدام الفوتونات المتشابكة . ^{[ ٣٣ ] [ ١٥ ]} ثم طبّق التشابك الكمومي على الحوسبة الكمومية الضوئية ، حيث قام في عام ٢٠٠٥ ^{[ ٣٤ ]} بأول تطبيق للحوسبة الكمومية أحادية الاتجاه. هذا بروتوكول قائم على القياس الكمومي كما اقترحه كل من كنيل، لافلام، وميلبورن. ^{[ ٣٥ ]}

بدأت تجارب زيلينغر وفريقه حول توزيع التشابك الكمومي عبر مسافات شاسعة باستخدام الاتصالات الكمومية والنقل الآني في الفضاء الحر وعبر الألياف الضوئية بين مختبرات تقع على ضفتي نهر الدانوب . ^{[ 36 ]} ثم امتدت هذه التجارب لتشمل مسافات أطول عبر مدينة فيينا ^{[ 37 ]} وأكثر من 144  كيلومترًا بين جزيرتين من جزر الكناري ، مما أدى إلى إثبات جدوى الاتصالات الكمومية عبر الأقمار الصناعية. ويحلم زيلينغر بوضع مصادر ضوء متشابك على قمر صناعي في مداره. ^{[ 18 ]} وقد تحققت الخطوة الأولى خلال تجربة أجريت في مرصد ماتيرا الإيطالي لقياس المسافة بالليزر . ^{[ 38 ]}

قدّم أنطون زيلينغر، مع فريقه، إسهاماتٍ جليلة في تحقيق حالات التشابك الجديدة. ويُستخدم مصدر أزواج الفوتونات المتشابكة استقطابياً، الذي طُوّر بالتعاون مع بول كويات عندما كان باحثاً ما بعد الدكتوراه في فريق زيلينغر ^{[ 39 ]} ، في العديد من المختبرات. وقد فتح أول برهان على تشابك الزخم الزاوي المداري للفوتونات آفاقاً جديدة للبحث في العديد من المختبرات. ^{[ 40 ]}

يهتم زيلينجر أيضًا بتوسيع نطاق ميكانيكا الكم لتشمل المجال العياني. في أوائل التسعينيات، بدأ تجاربه في مجال بصريات الذرات. وقد طوّر عددًا من الطرق لمعالجة الحزم الذرية بشكل متماسك، وأصبح العديد منها، مثل الانزياح المتماسك للطاقة لموجة دي برولي الذرية عند حيودها بموجة ضوئية معدلة زمنيًا، جزءًا من تجارب الذرات فائقة البرودة الحالية. في عام 1999، تخلى زيلينجر عن بصريات الذرات ليتجه إلى تجارب الجزيئات الضخمة والمعقدة للغاية - الفوليرين . وقد أدى نجاح إثبات التداخل الكمي لجزيئات C60 و _C70 [ ₄₁ ^{] في عام} 1999 إلى فتح مجال بحثي نشط للغاية.

في عام 2005، قام زيلينجر وفريقه بدراسة فيزياء الكم للروافد الميكانيكية. ^{[ 42 ]} وفي عام 2006، بالتعاون مع هايدمان في باريس وكيبنبرغ في غارشينغ، أثبتوا تجريبياً التبريد الذاتي لمرآة دقيقة بواسطة ضغط الإشعاع ، أي بدون تغذية راجعة. ^{[ 43 ]}

باستخدام حالات الزخم الزاوي المداري، تمكن من إثبات تشابك الزخم الزاوي حتى 300 ħ. ^{[ 44 ]}

يهدف برنامج زيلينجر للاختبارات الأساسية لميكانيكا الكم إلى تطبيق تجارب عملية للعديد من الخصائص غير الكلاسيكية لفيزياء الكم على أنظمة فردية. في عام ١٩٩٨، ^{[ ٤٥ ]} قدّم الاختبار النهائي لمتباينة بيل ، سادًا بذلك ثغرة الاتصال باستخدام مولدات أرقام عشوائية فائقة السرعة. كما نفّذ فريقه أول تجربة لمتباينة بيل بتطبيق شرط حرية الاختيار ^{[ ٤٦ ]} ، وقدّم أول تطبيق لاختبار بيل دون افتراض أخذ عينات عادلة للفوتونات. ^{[ ٤٧ ]}

من بين الاختبارات الأساسية الأخرى التي أجراها، كان أبرزها اختباره لفئة واسعة من النظريات الواقعية غير المحلية التي اقترحها ليجيت . ^{[ 48 ]} يمكن تصنيف مجموعة النظريات التي استُبعدت من تلك التجربة على أنها تلك التي تسمح بتقسيم معقول للمجموعات إلى مجموعات فرعية. ويتجاوز هذا الأمر نظرية بيل بشكل كبير . فبينما أثبت بيل أن النظرية التي تجمع بين المحلية والواقعية تتعارض مع ميكانيكا الكم، درس ليجيت النظريات الواقعية غير المحلية التي يُفترض فيها أن الفوتونات الفردية تحمل استقطابًا. وقد تبين أن متباينة ليجيت الناتجة قد انتُهكت في تجارب مجموعة زيلينجر. ^{[ 49 ]}

وبطريقة مماثلة، أظهرت مجموعته أن حتى الأنظمة الكمومية التي لا يكون فيها التشابك ممكناً تُظهر سمات غير كلاسيكية لا يمكن تفسيرها من خلال توزيعات احتمالية غير سياقية كامنة. ^{[ 50 ]}

ربما يكون عمل أنطون زيلينجر المبكر هو الأقل شهرة بين أعماله. وقد وفر عمله في مجال قياس التداخل النيوتروني أساسًا لأبحاثه اللاحقة. ^{[ 15 ]}

بصفته عضوًا في فريق مشرف أطروحته، هيلموت راوخ ، في جامعة فيينا التقنية ، شارك زيلينغر في عدد من تجارب قياس التداخل النيوتروني في معهد لاو-لانجفين (ILL) في غرونوبل. أكدت تجربته الأولى من هذا النوع تنبؤًا أساسيًا في ميكانيكا الكم، وهو تغير إشارة طور السبينور عند الدوران. ^{[ 51 ]} تبع ذلك أول تحقيق تجريبي للتراكب المتماسك للسبين لموجات المادة . واصل زيلينغر عمله في قياس التداخل النيوتروني في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) مع سي جي شول ( الحائز على جائزة نوبل )، مركزًا بشكل خاص على تأثيرات حيود النيوترونات الديناميكية في البلورات المثالية، والتي تعود إلى التراكب المتماسك متعدد الموجات. بعد عودته إلى أوروبا، أنشأ مقياس تداخل للنيوترونات شديدة البرودة، والذي سبق تجارب مماثلة لاحقة مع الذرات. تضمنت التجارب الأساسية هناك اختبارًا دقيقًا للغاية لخطية ميكانيكا الكم. قام زيلينجر ببناء تجربة حيود ذات شق مزدوج ^{[ 52 ]} على جهاز S18 في معهد لاو-لانجفين ، والتي أصبحت فيما بعد أكثر دقة، ويمكنها العمل باستخدام نيوترون واحد فقط في كل مرة في الجهاز. ^{[ 53 ]}

• جائزة نوبل في الفيزياء (2022، مع جون كلاوسر ، وآلان أسبكت ) ^{[ 10 ]}
• ميدالية هايزنبرغ من جمعية هايزنبرغ (2022) ^{[ 54 ]}
• جائزة ميسيوس الكمومية ، مؤسسة ميسيوس الكمومية (2019، مع ستيفن ويزنر ، تشارلز إتش بينيت ، جيل براسارد ، أرتور إيكرت وبان جيانوي ) ^{[ 55 ]}
• جائزة كوزاريلي في العلوم الفيزيائية والرياضية، PNAS والأكاديمية الوطنية للعلوم (2018، مع أليكسي أ. ميلنيكوف، هندريك بولسن ناوتروب، ماريو كرين، فيدران دونجكو، ماركوس تيرش وهانز بريجل ) ^{[ 56 ]}
• جائزة جون ستيوارت بيل للبحوث حول القضايا الأساسية في ميكانيكا الكم وتطبيقاتها، جامعة تورنتو (2017، مع رونالد هانسون وساي وو نام) ^{[ 57 ]}
• الميدالية الفضية لمجلس الشيوخ في جمهورية التشيك (2017) ^{[ 58 ]}
• زميل الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم (انتُخب عام 2012) ^{[ 59 ]}
• جائزة وولف في الفيزياء، مؤسسة وولف (2012، مع آلان أسبكت وجون كلاوزر ) ^{[ 60 ]}
• صليب الاستحقاق الكبير مع نجمة من وسام الاستحقاق لجمهورية ألمانيا الاتحادية (2009) ^{[ 61 ]}
• ميدالية إسحاق نيوتن الافتتاحية ، معهد الفيزياء (2008) ^{[ 62 ]}
• جائزة الإلكترونيات الكمومية، الجمعية الفيزيائية الأوروبية (2007) ^{[ 63 ]}
• جائزة الملك فيصل العالمية في الفيزياء، مؤسسة الملك فيصل (2005) ^{[ 64 ]}
• جائزة ديكارت ، الاتحاد الأوروبي ، كعضو في مشروع التعاون IST-QuComm (2004) ^{[ 65 ]}
• جائزة كلوبستيج التذكارية ، الرابطة الأمريكية لمعلمي الفيزياء (2004) ^{[ 66 ]}
• وسام الاستحقاق للفنون والعلوم (2000) ^{[ 67 ]}
• جائزة البصريات الأوروبية، الجمعية البصرية الأوروبية (1996) ^{[ 68 ]}

• وسام الشرف الكبير بالذهب مع وشاح للخدمات المقدمة لجمهورية النمسا (2024) ^{[ 69 ]}
• الزخرفة النمساوية للعلوم والفنون ، جمهورية النمسا (2001) ^{[ 70 ]}