日本當?shù)貢r間2022年10月4日11時45分（成都時間10月4日17時45分），諾貝爾獎委員會宣布將2022年數(shù)學學獎頒給美國數(shù)學學家Alain、美國化學學家JohnF.、奧地利化學學家Anton以嘉獎“用糾纏光子驗證了量子不遵守貝爾不方程，開創(chuàng)了量子信息學”。
諾獎委員會在其官方介紹中稱，量子熱學如今已擁有很寬廣的研究領域，包括量子計算機、量子網(wǎng)路和安全的量子加密通訊。
諾貝爾化學學委員會主席Irb?ck說：“越來越顯著的是，一種新的量子技術正在出現(xiàn)。我們可以看見，得獎者對糾纏態(tài)的研究十分重要，甚至趕超了解釋量子熱學的基本問題”。
上海估算科學研究中心院長薛鵬提早猜中了去年的得獎者，她向“返樸”表示，這三位得獎者實至名歸。下文是薛院長對去年得獎工作的科普介紹。
撰文|薛鵬
在2010年，美國的阿蘭·艾斯佩特（Alain）、美國的約翰·柯羅瑟（John）、和法國的安東·吉林哲（Anton）三位化學學家“因其在量子化學學基礎上的基本概念和實驗貢獻，非常是一系列愈加復雜的貝爾不方程測試，而獲得沃爾夫獎（WolfPrize）”。
日本化學聯(lián)合會旗下科普網(wǎng)站于2019，2020，2021連續(xù)兩年預測該三位化學學家將獲得諾貝爾化學學獎。
愛因斯坦覺得量子糾纏這些超距互相作用是不可思議的，違反了狹義相對論。在斯坦福的助手Boris和Rosen提出一個思想實驗，就是知名的EPR佯謬。描述了A、B為載流子1/2的粒子，初始總載流子為零。假定粒子有兩種可能的載流子，分別是|上>和|下>，這么，倘若粒子A的載流子為|上>，粒子B的載流子便一定是|下>，能夠保持總體守恒，反之亦然。這時我們說，這兩個粒子構成了量子糾纏態(tài)。
兩個粒子A和B朝相反方向狂奔，它們相距越來越遠，越來越遠……。無論相距多遠，它們應當永遠是|上>|下>關聯(lián)的。兩側分別由觀察者Alice和Bob對兩個粒子進行檢測。依照量子熱學的說法，只要Alice和Bob還沒有進行檢測，每一個粒子都應當處于某種疊加態(tài)，例如說，|上>、|下>各為50%機率的疊加態(tài)。之后，假如Alice對A進行檢測，A的疊加態(tài)便在剎那間坍縮了，例如，坍縮成了|上>。如今，問題就來了：既然Alice早已檢測到A為|上>，由于守恒的緣故，B就一定要為|下>。并且，此時的A和B之間早已相隔十分遙遠，譬如說幾萬光年吧諾貝爾物理學獎2023量子糾纏解讀，根據(jù)量子熱學的理論，B也應當是|上>和|下>各一半的機率，為何它才能做到總是選擇|下>呢？除非A粒子和B粒子之間有某種形式及時地“互通消息”？雖然假定它們還能相互感知，那也顯然是一種超距瞬時的訊號！而這超距作用又是與相對論中光速不可趕超相違逆。于是，這就構成了佯謬。
為此他覺得量子熱學是不完備的，他希望構建一個更普適的局域實在論理論來填補量子理論的不足，清除超距作用。作為愛因斯坦思想的承繼人，玻姆在1952年在引入了“隱變量”，在局域實在論的基礎上產(chǎn)生了一個完全決定性的理論——局域隱變量理論。下邊就是要實驗驗證到底是量子熱學理論正確且完備還是局域隱變量理論正確且完備。
而貝爾定律的實驗驗證是一個化學實驗，借以測試量子熱學理論與局域隱變量理論那個正確。1964年，JohnBell定義了一個可觀測量，并基于局域隱變量理論預言的檢測值都不大
意味著局域隱變量理論是錯誤的。
貝爾不方程的誕生，宣告了量子熱學理論的局域性爭議，從帶哲學色調(diào)純粹思辨變?yōu)閷嶒灴勺C偽的科學理論。即使貝爾作為一個愛因斯坦的跟隨者，其研究隱變量理論的本意是要證明量子熱學的非局域性有誤，可后來所有的實驗都表明局域隱變量理論預言有誤，而量子理論的預言與實驗一致。
1972年，John和在加洲學院柏克萊中學完成第一次貝爾定律實驗，因存在定域性漏洞，即糾纏的粒子之寬度離太小，不足以說明糾纏的非局域性，結果不具有勸說力。
1982年，Alan等人在倫敦第十一學院改進和貝爾定律實驗，實驗結果違背貝爾定律。
1998年，Anton等人在英國因斯布魯克學院完成貝爾定律實驗，徹底排除定域性漏洞，實驗結果具有決定性。
2015年，丹麥Delft技術學院的研究組報導了她們在金鋼石色心系統(tǒng)中完成的驗證貝爾不方程的實驗。要防止局域性漏洞，只需把兩個金鋼石色心放置在相距1.3公里的兩個實驗室。借助糾纏光子對和糾纏交換技術，她們實現(xiàn)了金鋼石色心電子之間的糾纏。兩個色心直接用光通信所需時間大約4.27毫秒，而完成一次實驗的時間為4.18毫秒，比光通訊時間少90毫秒，因而解決了局域性漏洞。據(jù)悉，色心的檢測效率高達96%，檢測漏洞也堵死上了。其實，她們謊稱實現(xiàn)了無漏洞的驗證貝爾不方程的實驗,在96%的置信度（2.1個標準差）上支持量子理論，因而證偽了局域的隱變量理論。
2016年，大貝爾實驗（theBigBellTest）展開，并召集到世界各地超過10萬名志愿者。在實驗中諾貝爾物理學獎2023量子糾纏解讀，所有志愿者都須要基于個人的自由意志不斷地進行選擇產(chǎn)生二補碼隨機數(shù)，在過關游戲中快速隨機地按下0或則1，12小時內(nèi)共持續(xù)形成每秒逾1000比特的數(shù)據(jù)流，全部記錄在互聯(lián)網(wǎng)云端，并被實時和隨機地領取給分布在世界各地的相關研究團隊，用以控制那些研究團隊的貝爾不方程檢驗實驗。大貝爾實驗相信人類擁有真正的自由意志，通過大量參與者的自由意志，大貝爾實驗在更廣泛的范圍太沖閉自由選擇漏洞，強烈否定愛因斯坦的定域性原理。
特別提示
1.步入『返樸』微信公眾號頂部菜單“精品專欄“，可查閱不同主題系列科普文章。
2.『返樸』提供按月檢索文章功能。關注公眾號，回復四位數(shù)組成的年份+月份，如“1903”，可獲取2019年3月的文章索引，以這種推。
版權說明：歡迎個人轉發(fā)，任何方式的媒體或機構未經(jīng)授權，不得轉載和摘編。轉載授權請在「返樸」微信公眾號內(nèi)聯(lián)系后臺。