瑞典皇家科學院星期二(10月4日)宣布,將2022年諾貝爾物理學獎授予法國科學家阿蘭∙阿斯佩(Alain Aspect)、美國科學家約翰∙克勞澤(John F. Clauser)和奧地利科學家安東∙塞林格(Anton Zeilinger),以表彰他們“對糾纏光子的實驗、證明對貝爾不等式的違反,以及開創了量子信息科學”。
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“他們的研究結果為基於量子信息的新技術掃清了道路,”瑞典皇家科學院說。
2022年的諾貝爾獎單項獎金為1000萬瑞典克朗(約合91.59萬美元),三位獲獎者將平分這筆獎金。
量子力學目前已經成為世界上一個非常大的研究領域,具體的研究方向包括量子計算機、量子網絡和安全的量子加密通信。
三名獲獎的科學家都對量子糾纏做了開創性的研究和實驗,在量子糾纏狀態下,兩個粒子無論相隔距離多遠,始終都能聯繫在一起,這一點當初讓愛因斯坦都百思不得其解。
根據中國科學網的報導,量子力學的一個關鍵因素就是如何允許兩個或多個粒子以所謂的糾纏態存在,糾纏對中的一個粒子發生的情況決定了另一個粒子發生的情況,即使它們相距很遠也無妨。
很長一段時間裡,科學家一直在思考糾纏對中的粒子是否包含隱藏變量。20世紀60年代,約翰∙貝爾(John Bell)提出了以他的名字命名的數學不等式,以證明如果存在隱藏變量,那麼大量測量結果之間的相關性將不會超過某個值。但實際的量子力學實驗顯示,有些類型的實驗違反了貝爾不等式,從而產生比其他情況下更強的相關性。
美國科學家克勞澤在貝爾想法的基礎上繼續實驗,並取得了一系列顯然違反了貝爾不等式的實驗結果,從而證明量子力學不能被使用隱變量的理論所取代。
法國科學家阿斯佩在克勞澤實驗的基礎上繼續研究,並設法堵住了克勞澤研究中的一個大漏洞。他的研究使他能夠在一個糾纏對離開它的源後切換測量設置,使它們被發射時存在的設置不會影響結果。
根據中國科學網的報導,奧地利科學家塞林格通過精密的工具和一系列實驗,實際使用糾纏量子態。他的小組還展示了一種被稱為量子隱形傳態的現象,這種現像是的量子態在一定距離內從一個粒子移動到另一個粒子成為可能。
“我非常高興…我1969年就開始這一工作,我很高興我還活著並且得獎,”現年79歲的克勞澤從他在加州的家中接受路透社電話訪問時表示。
他表示,他當初的研究現在像滾雪球一樣,越滾越大。中國目前正在進行的“墨子號”衛星的空間量子實驗部分是基於他當初的發現。
“衛星和地面站的構築幾乎與我原先的實驗完全一樣。我的實驗距離只有30英尺,而他們做量子通訊的距離則長達幾千公里,”克勞澤說。
法國總統馬克龍(Emmanuel Macron)在推特上貼文,向三位獲獎者表示祝賀。
“愛因斯坦本人並不相信量子糾纏。而今天量子計算則完全基於這一現象,”馬克龍說。
現年77歲的塞林格在獲獎後舉行的一次電話記者會上表示,他感到“震驚,但非常開心”。
塞林格今年早些時候接受訪問時曾表示,“很明顯,過不了多久,我們就可以在全世界使用量子通訊。”
阿斯佩,1947年6月15日生於法國阿讓,現為法國巴黎薩克雷大學和法國帕萊索綜合理工學院研究員。
克勞澤,1942年12月1日出生於美國加州帕薩迪納,現在美國加州JF克勞澤協會工作。
塞林格,1945年5月20日出生於奧地利,現就職於維也納大學。