量子纠缠理论学家因突破漏洞的实验获得诺贝尔奖

继去年将诺贝尔物理学奖授予三位气候变化建模者之后，今年，诺贝尔委员会又表彰了该领域的三位理论家。今天早些时候，委员会宣布约翰·F·克劳泽、阿兰·阿斯派克特和安东·泽林格为 2022 年诺贝尔物理学奖获得者，以表彰他们为理解量子纠缠所做出的独立贡献。

量子力学代表了物理学的一个相对较新的领域，主要研究粒子的神秘原子和亚原子特性。大部分研究都集中在个别条件和反应上；然而，一些专家认为，两个或多个光子可以共享相同的状态，同时保持彼此的距离。如果是这样，专家可以分析第一个样本，并假设第二个、第三个或第四个样本可能是什么样子。

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这种现象被称为量子纠缠，它或许能解答能量如何在宇宙中流动以及信息如何在孤立网络中传播的问题。但一些批评者怀疑，这些状态的相似性是否只是巧合，还是源于其他硬物理变量。阿尔伯特·爱因斯坦本人对这种解释持怀疑态度，他在给同事的信中称其为“幽灵般的超距作用”和悖论。

克劳瑟、阿斯派克特和泽林格正是从这里开始的。他们三人都设计了实验来解决量子纠缠理论（也称为贝尔不等式）中的潜在漏洞。克劳瑟是加州的一位独立研究物理学家，他在 1972 年在一名研究生的帮助下测试了被点亮的钙原子发射的光子的偏振。他的测量结果与之前的物理公式相符，但他担心他产生粒子的方式仍为其他相关性留下了空间。

对此，法国物理学家阿兰·阿斯派克特重新进行了实验，以便更好地检测光子及其共享状态。诺贝尔委员会表示，他的研究结果“弥补了一个重要的漏洞，并提供了一个非常明确的结果：量子力学是正确的，没有隐藏变量。”

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当克劳泽和阿斯派克特在纯粒子物理学中研究纠缠时，泽林格则在计算和加密等新兴领域对其进行了扩展。这位维也纳大学名誉教授向晶体发射激光以产生镜像光子，并将它们保持在不同的测量范围内以比较其特性。他还结合了宇宙辐射数据以确保外太空信号不会影响粒子。他的工作为技术采用量子力学奠定了基础，目前已应用于晶体管、卫星、光纤和 IBM 计算机。

奥地利科学技术研究所今天上午发表声明，祝贺该小组前副主席泽林格和其他诺贝尔奖获得者取得的进展。他们写道：“正是阿斯派克特、克劳泽和泽林格的杰出工作，将革命性的量子物理理论转化为实验。他们的演示揭示了我们自然界深刻而令人难以置信的特性。所谓的贝尔不等式的违反继续挑战我们对现实和因果关系的最深刻直觉。通过实验探索量子态，在好奇心的驱使下，我们发现了一系列新现象：量子隐形传态、多粒子和高阶纠缠，以及量子密码学和量子计算的技术前景。”