2022年

诺贝尔

物理学奖

刘慈欣在小说《球状闪电》中，这样描写量子纠缠：

不看，它就存在；看了，它就消失。

这个看似匪夷所思的现象，有个很直观的解释：

两个人打乒乓球，你只有两种状态：得分或者不得分。（这和电子相似，只有两个量子态：自旋向上或者向下。）你只要观察一个人是否得分，不用看另一个人，就能知道他这球是否得分，属于正负对等。

今年有关“量子纠缠”的研究荣获了诺贝尔物理学奖，那么下面让我们一起来了解一下这三位科学家吧~

01｜2022诺贝尔物理学奖

‖ 图片来源于网络 ‖

　　斯德哥尔摩当地时间 10 月 4 日中午 11 时 45 分（北京时间 17 时 45 分），瑞典皇家科学院宣布，2022年诺贝尔物理学奖被授予科学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)，约翰·弗朗西斯·克劳泽(John F. Clauser)和安东·塞林格(Anton Zeilinger)，以表彰他们“用纠缠光子进行的实验，建立了贝尔不等式的违反，并开创了量子信息科学”。

02｜获奖得主简介

‖图片来源于百度百科 ‖

　　阿兰·阿斯佩（Alain Aspect），1947年6月15日出生，法国物理学家，1983年获巴黎第十一大学（现巴黎萨克雷大学）博士学位 ，目前是巴黎萨克雷大学和巴黎综合理工学院教授，查尔斯法布里实验室量子气体组研究员， 法国国家科学研究中心名誉研究主任。

　　2022年10月4日，阿兰·阿斯佩被授予2022年诺贝尔物理学奖。

‖ 图片来源于百度百科 ‖

　　安东·蔡林格（Anton Zeilinger），1945年5月20日出生于奥地利  ，1971年获维也纳大学博士学位，奥地利维也纳大学教授，中国科学院外籍院士，西安交通大学、中国科学技术大学、南京大学名誉教授。

　　2022年10月4日，安东·蔡林格被授予2022年诺贝尔物理学奖。

‖ 图片来源于百度百科 ‖

　　约翰·克劳泽（John F. Clauser），1942年12月1日出生于美国加利福尼亚州帕萨迪纳，美国理论和实验物理学家，哥伦比亚大学物理学博士，汤森路透研究员、顾问。

03｜纠缠态——从理论到技术

‖ 图片来源于诺贝尔奖官网 ‖

　　Alain Aspect、John Clauser 和 Anton Zeilinger 各自使用纠缠量子态进行了开创性实验，其中两个粒子即使在分离时也表现得像一个单元。他们的结果为基于量子信息的新技术扫清了道路。

　　量子力学不可言喻的影响开始得到应用。现在有一个很大的研究领域，包括量子计算机、量子网络和安全的量子加密通信。

　　这一发展的一个关键因素是量子力学如何允许两个或多个粒子以所谓的纠缠态存在。纠缠对中的一个粒子发生的事情决定了另一个粒子发生的事情，即使它们相距很远。

　　长期以来，问题是相关性是否是因为纠缠对中的粒子包含隐藏变量，这些指令告诉他们应该在实验中给出哪个结果。1960 年代，约翰·斯图尔特·贝尔（John Stewart Bell）提出了以他的名字命名的数学不等式。这说明如果存在隐藏变量，则大量测量结果之间的相关性永远不会超过某个值。然而，量子力学预测某种类型的实验将违反贝尔不等式，从而导致比其他方式可能产生的更强的相关性。

　　John Clauser发展了约翰贝尔的想法，并进行了一次实际的实验。当他进行测量时，他们通过明显违反贝尔不等式来支持量子力学。这意味着量子力学不能被使用隐藏变量的理论所取代。

　　在John Clauser的实验之后，一些漏洞仍然存在。Alain Aspect开发了该设置，并以一种弥补重要漏洞的方式使用它。他能够在纠缠对离开其源后切换测量设置，因此它们发射时存在的设置不会影响结果。

　　使用精良的工具和长期的一系列实验，Anton Zeilinger开始使用纠缠量子态。除此之外，他的研究小组已经证明了一种称为量子隐形传态的现象，这种现象使得在一定距离内将量子态从一个粒子移动到另一个粒子成为可能。

　　Anton Zeilinger和他的同事还在量子通信等方面有诸多研究进展。

　　其中一项重要成果就是，2017年中国与奥地利科学家借助中国的“墨子号”量子卫星，成功实施世界首次量子保密的洲际视频通话。这也是为什么诺贝尔物理学奖评委托尔斯·汉斯·汉森在现场解读获奖成果时，展示了一张含有中国量子卫星的图片，其上显示了中国和欧洲之间的洲际量子通信实验。

诺贝尔物理学委员会主席安德斯·伊尔贝克：

　　“越来越清楚的是，一种新型的量子技术正在出现。我们可以看到，获奖者在纠缠态方面的工作非常重要，甚至超出了关于量子力学解释的基本问题。”

　　曹天元在《上帝掷骰子吗：量子物理史话》中写道：

　　“量子态的发展不能被观察，但它终会给我们一个结果。”

　　同样，你现在努力付出，不会有立马可见的改变，却在悄然重塑你的格局认知，拓宽你的人生边界。

　　但行好事，莫问前程，不必预见命定的人生，因为发展会给你更好的答案。

（以上部分图文来源于诺贝尔奖官网，其他来源于网络）

- END -

文案提供：青少年阅读体验中心