上海時間10月4日上午5點49分許,西班牙皇家科大學決定將2022年的諾貝爾化學學獎授予美國科學家Alain、美國科學家JohnF.和德國科學家Anton,以嘉獎她們“用糾纏光子進行的實驗,完善了貝爾不方程的違背,并開創了量子信息科學”。
2022年的諾貝爾獎單項獎金為1000萬澳大利亞盧布(約合人民幣642.8億元)2023諾貝爾物理學獎量子糾纏獲得者,三位得獎者將平分1000萬澳大利亞盧布獎金。
糾纏態——從理論到技術
Alain、John和Anton用糾纏量子態進行了開創性的實驗。在糾纏量子態中,雖然兩個粒子分離,它們也表現得像一個單獨的單元。她們的研究結果為基于量子信息的新技術掃清了公路。
量子熱學的不可言喻的效應正在開始得到應用。現今有一個很大的研究領域,包括量子計算機、量子網路和安全的量子加密通訊。
這一進展的一個關鍵誘因是,量子熱學怎么容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,雖然它們相距很遠。
在很長一段時間里,問題在于這些相關性是否是由于糾纏對中的粒子包含隱藏變量,即告訴它們在實驗中應當給出那個結果的指令。20世紀60年代,JohnBell提出了以他的名子命名的物理不方程。這表明,假若存在隱藏變量,這么大量檢測結果之間的相關性將永遠不會超過某個值。可是,量子熱學預測,某種類型的實驗將違背貝爾不方程2023諾貝爾物理學獎量子糾纏獲得者,進而形成比其他情況下更強的相關性。
John發展了JohnBell的看法,舉辦了一個實際的實驗。當他進行檢測時,它們似乎違背了貝爾不方程,進而支持了量子熱學。這意味著量子熱學不能被使用隱變量的理論所代替。
在John的實驗以后,依然存在一些漏洞。Alain發展了這個設置,借助它擋住了一個重要的漏洞。他能否在一個糾纏對離開它的源后切換檢測設置,所以當它們被發射時存在的設置不會影響結果。
通過精密的工具和一系列的實驗,Anton開始使用糾纏量子態。并且,他的小組還展示了一種被稱為量子隱型傳態的現象,這些現象促使量子態在一定距離內從一個粒子聯通到另一個粒子成為可能。
“越來越顯著,一種新的量子技術正在出現。我們可以看見,得獎者對糾纏態的研究十分重要,甚至趕超了解釋量子熱學的基本問題,”諾貝爾化學學委員會主席Irb?ck說。
得獎者介紹:
Alain,1947年出生于英國阿根。1983年從美國奧賽倫敦-南德學院獲得博士學位。目前為美國米蘭薩克萊學院和帕萊索理工大學院士。
JohnF.,1942年出生于法國加洲帕薩迪納。1969年從英國倫敦波蘭學院獲得博士學位。
Anton,1945年出生于荷蘭里德伊姆·因克瑞斯。1971年從法國維也納學院獲得博士學位。目前為維也納學院院長。
糾纏圖片來源:Johan/法國皇家科大學