アントン・ツァイリンガー

ツァイリンガーは、独立した量子ビットの量子テレポーテーションの最初の実現例の1つを発表しました。 ^{[ 19 ] [ 20 ]}彼は後にこの研究を拡張し、自由に伝搬するテレポーテーションされた量子ビットのソースの開発^{[ 21 ]}、および2つのカナリア諸島間の144キロメートルを超える量子テレポーテーションの開発を行いました。^{[ 22 ]}量子テレポーテーションは、多くの量子情報プロトコルにおいて不可欠な概念です。量子情報の転送における役割に加えて、量子コンピュータ内のゲートを構築するための重要な可能性のあるメカニズムとしても考えられています。^{[ 23 ]}

エンタングルメントスワッピングは、エンタングル状態のテレポートです。提案後、^{[ 24 ]}エンタングルメントスワッピングは、1998 年に Zeilinger のグループによって初めて実験的に実現されました。^{[ 25 ]}その後、遅延選択エンタングルメントスワッピングテストを実行するために応用されました。^{[ 26 ]}

アントン・ツァイリンガーは多粒子エンタングルメントの分野の開拓に貢献した。^{[ 27 ]} 1990年、彼はダニエル・グリーンバーガーとマイケル・ホーンと共に、 2つ以上の量子ビットのエンタングルメントに取り組んだ最初の人物となった。^{[ 28 ]}その結果得られたGHZ定理（グリーンバーガー・ホーン・ツァイリンガー状態を参照）は、局所実在論と量子力学の予測との間の最も簡潔な矛盾を提供するので、量子物理学にとって基礎となるものである。^{[ 29 ]}

GHZ状態は、これまで研究された多粒子エンタングルメントの最初の事例であった。^{[ 30 ]}

そしてついに1999年、彼は2粒子を超えるエンタングルメントの最初の実験的証拠^{[ 31 ]}とGHZ状態の量子非局所性の最初のテスト^{[ 32 ]を提供することに成功した。}

1998年（2000年に発表）、彼のグループは量子もつれ光子を用いた量子暗号を初めて実装した。^{[ 33 ] [ 15 ]}その後、彼は量子もつれを光量子計算に応用し、2005年には^{[ 34 ]} 、一方向量子計算の最初の実装を行った。これは、Knill、Laflamme、Milburnによって提案された量子測定に基づくプロトコルである。^{[ 35 ]}

ツァイリンガーとそのグループによる長距離にわたる量子もつれの分布に関する実験は、ドナウ川の両岸に位置する研究所間の自由空間および光ファイバーベースの量子通信とテレポートから始まった。^{[ 36 ]}その後、これはウィーン市内^{[ 37 ]}および2つのカナリア諸島 間の144 kmを超えるより長い距離に拡張され、衛星との量子通信が実現可能であることを実証することに成功した。彼の夢は、もつれた光源を軌道上の衛星に搭載することである。^{[ 18 ]}最初のステップは、イタリアのマテーラレーザー測距観測所での実験中に達成された。^{[ 38 ]}

アントン・ツァイリンガーは、自身のグループと共に、新しいエンタングル状態の実現に多大な貢献をした。ツァイリンガーのグループでポスドクだったポール・クウィアットと共に開発した偏光エンタングル光子対の光源^{[ 39 ]}は、多くの研究室で使用されている。光子の軌道角運動量のエンタングルメントの最初の実証は、多くの研究室で新しい研究分野を切り開いた。^{[ 40 ]}

ツァイリンガーは量子力学を巨視的な領域に拡張することにも関心を持っている。1990年代初頭、彼は原子光学の分野で実験を開始した。彼は原子ビームをコヒーレントに操作する多くの方法を開発したが、その多くは、時間変調された光波による回折時の原子ド・ブロイ波のコヒーレントなエネルギーシフトのように、今日の超低温原子実験の一部となっている。1999年、ツァイリンガーは原子光学を放棄し、非常に複雑で巨大な高分子であるフラーレンの実験に取り組んだ。1999年にこれらのC60およびC70分子[41]の量子干渉の実証に成功したこと_で、_非常に^{活発な研究}分野が開かれた。

2005年、ツァイリンガーはグループとともに機械カンチレバーの量子物理学を研究した。^{[ 42 ]} 2006年には、パリのハイドマンとガルヒングのキッペンベルクとともに、フィードバックなしで放射圧によるマイクロミラーの自己冷却を実験的に実証した。^{[ 43 ]}

軌道角運動量状態を用いることで、彼は300ħまでの角運動量のエンタングルメントを実証することができた。^{[ 44 ]}

ツァイリンガーの量子力学の基礎的テストプログラムは、個々のシステムに対して量子物理学の多くの非古典的特徴を実験的に実現することを目的としている。1998年、^{[ 45 ]}彼は超高速乱数発生器を使用して通信の抜け穴を閉じることでベルの不等式の最終テストを提供した。彼のグループはまた、選択の自由条件を実装した最初のベルの不等式実験を実現し^{[ 46 ]}、光子の公平なサンプリングの仮定なしでベルテストを初めて実現した^{[ 47 ] 。}

彼が行ったその他の基本的なテストの中で最も注目すべきものは、レゲットが提案した非局所的実在論の大きなクラスのテストである。^{[ 48 ]}この実験で除外された理論のグループは、アンサンブルをサブアンサンブルに合理的に分割できるものとして分類できる。これはベルの定理を大きく超えている。ベルは、局所的かつ実在的な理論は量子力学と矛盾することを示したが、レゲットは個々の光子が偏光を持つと仮定される非局所的実在論を検討した。結果として得られたレゲットの不等式は、ツァイリンガーグループの実験で破られていることが示された。^{[ 49 ]}

同様に、彼のグループは、量子もつれが不可能な量子システムでさえ、基礎となる非文脈的な確率分布では説明できない非古典的な特徴を示すことを示した。^{[ 50 ]}

アントン・ツァイリンガーの初期の業績は、おそらく彼の最も知られていないものの一つでしょう。彼の中性子干渉法に関する研究は、後の研究の基礎となりました。^{[ 15 ]}

ウィーン工科大学で博士論文指導教官ヘルムート・ラウフの研究グループの一員として、ツァイリンガーはグルノーブルのラウエ・ランジュバン研究所（ILL）で中性子干渉実験に数多く参加した。彼の最初の実験では、回転に伴うスピノル位相の符号変化という量子力学の基本的な予測が確認された。^{[ 51 ]}これに続いて、物質波のコヒーレントスピン重ね合わせの最初の実験的実現が行われた。彼はMITでCGシュル（ノーベル賞受賞者）と共に中性子干渉の研究を続け、特に多波コヒーレント重ね合わせによる完全結晶中の中性子の動的回折効果に焦点を当てた。ヨーロッパに戻った後、彼は極低温中性子用の干渉計を構築し、後に原子を用いた同様の実験に先駆けた。そこで行われた基礎実験には、量子力学の線形性の最も精密なテストが含まれていた。ツァイリンガーは、ラウエ・ランジュバン研究所のS18装置で二重スリット回折実験装置^{[ 52 ]}を構築し 、後に精度が向上し、装置内で一度に1つの中性子のみで動作できるようになりました^{[ 53 ] 。}

• ノーベル物理学賞（2022年、ジョン・クラウザー、アラン・アスペクトと共同受賞）^{[ 10 ]}
• ハイゼンベルク協会ハイゼンベルク・メダル（2022年）^{[ 54 ]}
• 墨子量子賞、墨子量子財団（2019年、スティーブン・ウィーズナー、チャールズ・H・ベネット、ジル・ブラッサール、アルトゥール・エケルト、潘建偉と共同受賞）^{[ 55 ]}
• コッツァレッリ物理学および数理科学賞、PNAS、米国科学アカデミー(2018年、アレクセイ・A・メルニコフ、ヘンドリック・ポールセン・ナウトルップ、マリオ・クレン、ヴェドラン・ドゥニコ、マルクス・ティエルシュ、ハンス・ブリーゲルと共同) ^{[ 56 ]}
• 量子力学の基礎問題とその応用に関する研究に対するジョン・スチュワート・ベル賞、トロント大学（2017年、ロナルド・ハンソン、セ・ウー・ナムと共同受賞）^{[ 57 ]}
• チェコ共和国上院銀メダル（2017年）^{[ 58 ]}
• アメリカ科学振興協会のフェロー（2012年選出）^{[ 59 ]}
• ウルフ賞物理学部門、ウルフ財団（2012年、アラン・アスペクト、ジョン・クラウザーと共同受賞）^{[ 60 ]}
• ドイツ連邦共和国功労勲章大功労十字章星章（2009年）^{[ 61 ]}
• 第1回アイザック・ニュートン・メダル、物理学会（2008年）^{[ 62 ]}
• 量子エレクトロニクス賞、欧州物理学会（2007年）^{[ 63 ]}
• キング・ファイサル国際物理学賞、キング・ファイサル財団（2005年）^{[ 64 ]}
• デカルト賞、欧州連合、IST-QuCommプロジェクト協力メンバーとして（2004年）^{[ 65 ]}
• クロプステッグ記念賞、アメリカ物理教師協会（2004年）^{[ 66 ]}
• 芸術と科学のためのプール・ル・メリット勲章(2000) ^{[ 67 ]}
• 欧州光学賞、欧州光学学会（1996年）^{[ 68 ]}

• オーストリア共和国への功績に対する金色の名誉勲章（2024年）^{[ 69 ]}
• オーストリア科学芸術勲章、オーストリア共和国（2001年）^{[ 70 ]}