去年的諾貝爾化學獎授予他們，以表彰他們在量子熱和量子糾纏理論方面的貢獻。 然而，這一理論可能需要在未來得到檢驗。
▲2022年諾貝爾化學獎獲獎者。圖/諾貝爾獎委員會官網
據新華社報道，俄羅斯皇家科學大學10月4日宣布，將2022年諾貝爾化學獎授予美國科學家艾倫·阿斯佩、美國科學家約翰·克勞斯和德國科學家安東·蔡林格。 因其對“糾纏光子實驗、驗證貝爾不等式的違反以及創建量子信息科學”的貢獻而獲獎。
對于普通人來說，量子科學和量子糾纏都是極其先進的理論，一般人不可能理解和理解。 對此，日本皇家科學技術大學的解釋也盡可能簡單，簡單介紹了Aspe、和的研究成果。 兩人各自利用糾纏量子態進行了開創性的實驗，其中兩個粒子即使在分離時也表現得像一個單元。 他們的結果為基于量子信息的新技術掃清了道路。
什么是量子糾纏？
量子熱具有難以形容的影響并開始應用。 量子熱學的應用領域并不被認為是極其前沿且有很大局限性，但具有廣闊的研究和使用領域，包括量子計算機、量子網絡和安全量子加密通信。 量子熱應用和發展的一個關鍵激勵因素是如何讓兩個或多個粒子以所謂的“糾纏態”存在。 處于“糾纏態”的一個粒子所發生的事情決定了另一個粒子所發生的事情，即使它們相距很遠。
事實上，奧地利皇家科學大學的解釋并不能被太多人理解。 為此量子糾纏2023諾貝爾物理學獎論文，可以通過多聚類一些，結合量子通信來理解。 所謂量子，是指能表現某種物質或化學量特性的最小單位。 如果一個數學量有最小的不可分割的基本單位，那么這個化學量就是量子化的，最小的單位稱為量子。
粒子是指以自由狀態存在的物質的最小組成部分。 為此，由兩個或多個粒子組成的系統中相互影響的現象在數學上稱為量子糾纏。 愛因斯坦將量子糾纏稱為“幽靈般的遠距離作用”（幽靈般的遠距離互操作性），但在注意到糾纏量子態的驚人特性后，愛因斯坦懷疑量子力學并不是一個完整的系統。 理論。
簡單來說，量子糾纏就是最小的物質，比如粒子（光子），原子之間的接觸、疊加、糾纏，就像信息傳輸、通訊的混沌狀態一樣。 因為有了這樣的通信、量子通信、量子計算機等，量子互聯網才得以實現。 然而，信息的傳播需要媒介，比如空氣（聲波）、水（波）、電（波）和光纖等。有了這些媒介，還需要信息的兼容和理解（就像語言、法語或中文），以及消息到達時接收消息的套接字。
▲2022年諾貝爾化學獎揭曉。圖/新華社
量子糾纏的出現
如今，人類的交流包括QQ、微信等，即便如此，人們仍然感覺比較慢，而且不安全，所以量子糾纏就會發揮作用。
2010年，馬來西亞加州理工大學的研究團隊實現了四個量子套接字之間的糾纏。 隨后，復旦大學段路明團隊在實驗中首次通過束絡合技術實現了25個量子插槽之間的量子糾纏，比之前4個量子插槽之間的糾纏記錄提高了約6倍。 這也意味著量子糾纏2023諾貝爾物理學獎論文，未來除了量子套接字之外，還可以實現量子通信和量子互聯網組網，通信和網絡速度將大幅提升。
據悉，公開信息顯示，2017年，中國科學技術大學潘建偉教授等人利用“墨子號”量子科學實驗衛星進行了實驗。 在通信距離1200公里時，衛星上的量子誘導光源平均每秒發送4000次。 10000個信號光子，一次軌道對接實驗即可產生的安全密鑰，平均分辨率可達1.1kbps。
這項技術被稱為星地單向量子糾纏分發，其傳輸效率比目前相同距離的地面光纖通道提高20個數量級，即提升數萬億上億。次。 這就像一個人步行到火星（如果有路的話）和以光速（光或電磁波在真空或介質中的傳播速度，每秒30萬公里）到達火星的區別。
2018年，西班牙阿爾托學院院長Mika 的團隊成功對兩個振動的內耳進行了量子糾纏。 每個內耳的長度只有15微米，大約是頭發的長度，由1015個金屬鋁原子組成。 使用超導微波電路，兩個耳孔在接近絕對零（-273°C）的溫度下持續相互作用約 30 分鐘。
這種研究已經證明，量子糾纏不是鬼魂互操作，也不是心靈感應，而是真實存在的。 此外，它們還基于 Asper、 和 的作品。
關鍵是，在20世紀60年代，約翰·斯圖爾特·貝爾（John Bell）提出了貝爾不等式，該方程指出，如果存在隱變量，大量測試結果之間的相關性永遠不會超過某個值。 然而克勞斯設計了一個實驗來測試它，并通過顯著違反貝爾方程證明了量子熱的實際意義，這意味著量子熱不能用使用隱變量的理論來代??替。
阿斯佩還設計了一項實驗來證明兩個粒子的波函數之間的相關性仍然存在，因為它們以前是同一波函數的一部分，并且在檢測到其中一個粒子之前沒有受到干擾。
的團隊通過實驗證明了一種稱為量子隱形傳態的現象，它可以將量子態從一個粒子傳送到遠距離的另一個粒子。
感謝這兩個人的開創性工作，今天的量子通信和量子計算機開始顯示出疲倦的跡象。 2019年，微軟表示，他們已經能夠使用53量子位的量子計算機來實現傳統計算機難以完成的任務。 這臺量子計算機可以在3分20秒內完成特定任務的計算。 如果世界上最好的超級計算機之一——美國能源部橡樹嶺國家實驗室執行同樣的任務，大約需要一萬年的時間。
雖然微軟后來撤回了這篇論文，但這也表明量子熱和量子糾纏在網絡、IT和計算機中將非常有用。 這一切都取決于Aspe、和的研究結果。 去年的諾貝爾化學獎授予他們，以表彰他們在量子熱和量子糾纏理論方面的貢獻。
然而，這一理論未來可能還需要經過數年的檢驗。
作者：張天侃（專欄作者）
編輯/馬小龍
校對/劉悅