2022年諾貝爾化學獎得主:美國化學家阿蘭·阿斯佩(Alain)、美國理論與實驗化學家約翰·弗朗西斯·克勞斯(John F.)和德國化學家安東·西·林格(Anton)
上海時間10月4日上午,在德國首都斯德哥爾摩,丹麥皇家科學大學宣布,將2022年諾貝爾化學獎授予美國化學家阿蘭·阿斯佩、美國理論與實驗化學家約翰·弗朗西斯·克勞斯(John )。 John F.)和德國化學家安東·塞林格(Anton)對量子信息科學研究的貢獻。
通過光子糾纏實驗,他們確定了貝爾方程在量子世界中不存在,并創立了量子信息這一學科。
據諾貝爾獎官網發布的新聞稿稱,量子熱已開始應用。 量子計算機、量子網絡和安全量子加密通信已成為重要的研究領域。 這一發展的關鍵驅動力是量子熱力學如何允許兩個或多個粒子以糾纏態存在。 糾纏對中一個粒子的狀態決定了另一個粒子的狀態,即使這兩個粒子相距很遠。
阿蘭、約翰和安東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。 他們的實驗結果為基于量子信息的新技術掃清了道路。
獲獎者將獲得證書、金牌和獎金。 2022年諾貝爾獎每項獎金為1000萬澳大利亞盧布2023物理學諾貝爾獎說明了什么,按當前匯率約合650億元人民幣。 上述獎金將由三位獲獎者平分。
此前,諾貝爾化學獎已頒發115次。
第一次世界大戰(1914-1918)和第二次世界大戰(1939-1945)期間,1916、1931、1934、1940、1941、1942等十年,沒有頒發過諾貝爾化學獎。
從1901年到2021年,約翰·巴丁是唯一兩次獲得諾貝爾化學獎的人。 這意味著,2022年之前2023物理學諾貝爾獎說明了什么,共有218人獲得諾貝爾化學獎。
解析諾貝爾獎:量子糾纏到底是什么?
量子信息科學研究包括量子計算機、量子網絡和安全量子加密通信。
目前,量子信息科學已經從理論層面得到應用,比如重點通過單粒子系統的特殊性質構建量子計算機、改進探測方法、建立量子網絡和安全的量子加密通信等。
這一發展的關鍵驅動力是量子熱力學如何允許兩個或多個粒子以糾纏態存在。 糾纏對中一個粒子的狀態決定了另一個粒子的狀態,即使這兩個粒子相距很遠,這就是“量子糾纏”。
幾六年前,量子熱被許多化學家公開批評,其中包括愛因斯坦()和薛定諤等數學家,其中包括“量子糾纏”。 愛因斯坦將量子糾纏稱為“幽靈般的超距作用”。 他還有一句座右銘——“上帝不擲骰子”,這也是在否定量子力學中的“測不準原理”,即由于探測的干涉效應,粒子的位置和動量無法同時測量時間。
量子糾纏示意圖(來源:Johan/皇家科技大學)
早在1935年,愛因斯坦、博士后羅森和研究員波多爾斯基就聯合發表了論文《物理現實的量子熱描述能否被認為是完整的?》 ”,后人稱其為EPR文章,EPR是他們名字的首字母。這篇文章中的論證也被稱為EPR悖論或愛因斯坦局域實在論。愛因斯坦認為,一個粒子僅在局域上擁有其所有特性,并決定了粒子的結果。任何檢測。
此后,薛定諤還發表了多篇相關論文,定義了“量子糾纏”這一術語。 但這些行為卻被愛因斯坦譴責為服從局部實在論。 他說,量子熱的標準解釋是不完整的。
1964年,美國化學家約翰·貝爾提出了一個以他的名字命名的物理方程。 他提出,如果存在隱藏變量,大量檢測結果之間的相關性永遠不會超過某個值。 然而,量子熱力學預測某些類型的實驗將違反貝爾方程,從而導致比其他實驗更強的相關性。
獲獎者之一約翰·C·勞瑟 (John C. ) 發展了約翰·貝爾的想法,并進行了一項實用的量子糾纏實驗:勞瑟使用鈣原子,它可以發射糾纏光子。 他在左側設置了一個濾光片來檢測光子的偏振光。 經過一系列測試,他能夠證明它們違反了貝爾不等式。 這意味著量子熱不能被使用隱變量的理論所取代。
貝爾不等式實驗
但勞瑟實驗始終存在一些漏洞( )。 此后,Dean Asper進一步確立了這個實驗。 他在糾纏粒子離開發射源后切換了檢測設置,使得粒子發射時存在的設置不會影響實驗結果。
通過精密的工具和一系列的實驗,塞林格院士開始使用糾纏態量子。 潘建偉院士所在的研究團隊還展示了一種被稱為“量子隱形傳態”的現象,這種現象使得在一定距離內從一個粒子到另一個粒子的量子通信成為可能。
近六年諾貝爾數學獎獲得者情況如下:
2021年諾貝爾化學獎授予了三位科學家。 其中,法籍華裔科學家真鍋周郎和美國科學家克勞斯·哈塞爾曼因“建立月球氣候數學模型、量化其變異性并可靠預測全球變暖”的研究成果獲獎。 ? 發現了從原子到行星尺度的數學系統中無序和波動的相互作用。
2020 年,諾貝爾化學獎授予了三位獲獎者,“表彰他們發現了宇宙中最奇怪的現象之一——黑洞”。 日本科學家羅杰·彭羅斯因證明黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果而獲獎。 日本科學家萊因哈德·根澤爾( )和日本科學家安德里亞·蓋茲( Ghez)因在銀河系天體中心發現超大質量而獲獎。
2019年諾貝爾化學獎授予了兩個領域的科學家。 其中,美籍加拿大科學家詹姆斯·皮布爾斯因其在數學宇宙學領域的理論發現而獲獎; 馬約爾和英國科學家迪迪?!た迤澮颉鞍l現繞其他類太陽恒星運行的系外行星”而獲獎。
2018年諾貝爾化學獎授予德國科學家阿瑟·阿什金、法國科學家杰拉德·穆魯和美國科學家唐娜·斯特里克蘭,以表彰他們在激光化學領域的突破性貢獻。
2017 年, Weiss、Barry 和 Kip 因其在引力波探測方面的研究而獲獎。
2016 年,加拿大科學家 David Solis、 和 因其拓撲相變和物質相的理論發現而獲獎。
2015年,美國科學家梶田貴明和日本科學家阿瑟·麥克唐納共同獲得諾貝爾化學獎。 兩人因發現中微子振蕩而獲獎,該振蕩證明了中微子具有質量。
資料圖:諾貝爾獎證書。
2014年諾貝爾化學獎獲得者為美國科學家赤崎勇、日裔加拿大科學家谷村修二和美國科學家天野浩。 他們開發了紅色發光晶體管(LED),使節省電力和高色溫的照明設備成為可能,極大地改變了人們的生活。
2013年,諾貝爾化學獎授予德國理論化學家弗朗索瓦·恩格勒和美國理論化學家彼得·希格斯,因預言了被譽為“上帝粒子”的希格斯粒子。 獎品是根據骰子的存在而頒發的。
2012年,諾貝爾化學獎授予美國科學家塞爾日·阿羅什和日本科學家大衛·溫蘭德。 兩位化學家緣于他們在量子光學領域對光與物質之間密切關系和相互作用的理解。 因其作用的研究而獲獎。
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