10月4號中秋節晚上，科學網以直播方式播放了2022年諾貝爾化學學獎的發布現場。斯德哥爾摩的法國皇家科大學宣布，將2022年諾貝爾化學學獎授予美國化學學家阿斯佩克特（Alain）、美國實驗和理論化學學家克勞澤（JohnF.）和德國科學家澤林格爾（Anton），以嘉獎她們“用糾纏光子進行的實驗，確立了貝爾不方程的違背，并開創了量子信息科學”（forwith,theofBelland）。
阿斯派克特、克勞澤和澤林格爾的工作，通過對“貝爾實驗”的剖析，否認和詮釋量子現象的奇特性質——非定域性和量子遠程關聯的糾纏態，也決定性地否定了玻姆隱變量的存在，肯定了現有量子熱學理論的正確性，所以意義深遠。它對進一步肯定和加深對量子熱學的理解，發展在量子信息，尤其是量子通訊和量子估算方面的應用，更是有著寬廣的前景。
1.量子現象中的非定域遠距離關聯
關于非定域遠距離關聯，指的是這樣一件事情。考察粒子(光子或電子等)通過雙狹縫后在屏上產生的干涉花樣，當擋住一個縫而讓粒子只通過另一個縫時，干涉花樣將立刻變為衍射花樣。可以構想，假若這兩個縫相距相當遠，它們之間是類空間隔（即它們之間不可能交換信息而實現因果聯系），一個縫被封住的信息是怎樣瞬時地傳達到另一個狹縫處的呢？假如確有訊號在它們之間傳遞，那是違反相對論的定域因果性原則的。
問題的嚴格敘述要從所謂EPR論證(或EPR佯謬)說起。1935年，愛因斯坦和波多耳斯基(B.)、羅森(N.Rosen)共同發表了一篇題為“能覺得量子熱學對化學實在的描述是完備的嗎?”的文章（見許良英等編譯《愛因斯坦選集》(第一卷），商務印書館（1976）：328-335），覺得：假如現在的量子熱學是正確（自洽）的，這么它就一定是不完備的，由于理論中沒有完全包括數學實在的每一個元素所對應的數學量（測不準關系，或稱“不確定度關系”）。
其實，要辯明這一問題，首先得明晰定義究竟哪些樣的理論才算是“完備”的？EPR（愛因斯坦、波多耳斯基、羅森三個人姓名的首字母）覺得：假如數學實在的每一個要素都在數學理論中有它的對應量，這么這個理論就是完備的。而假如對化學系統不作任何干擾，才能確定地預言一個數學量的值，這么這個數學量就是數學實在的要素。換句話說，客觀實在性與人們的觀測無關。
另外，還須認定滿足相對論的定域性原則，即自然界不存在超距作用，沒有超光速訊號。EPR論證大致上是這樣的：為簡單起見，假設現今有一個動量為零的復合粒子系統，在t=0到t=T這段時間分裂為兩個粒子Ⅰ和Ⅱ，在T時刻已遠離不再有互相作用。現今檢測Ⅰ的動量為P，依據量子熱學中依然有效的動量守恒定理，對Ⅱ不用進行檢測就可以曉得它的動量是-P，因此Ⅱ的動量是數學實在的一個要素。另一方面，檢測Ⅰ的座標，按照復合系統的波函數，又可以對Ⅱ不加檢測地喻示為，因此Ⅱ的座標也是數學實在的一個要素。假如量子熱學理論是正確的，測不準關系創立，Ⅱ就不能同時具有確定的座標和動量。因為座標和動量都是可以觀察測度的數學實在的要素，因此一個完整的理論兩者皆應寬容其中。依據理論的完備性判據，化學實在的所有要素如今在量子熱學中并不同時都有對應量，但是這與檢測無關。因此，量子熱學是不完備的。
電子的雙縫干涉實驗：電子和所有微觀粒子一樣都具有波粒二象性。當一群電子（或則一個一個電子多次發射）通過雙狹縫時，電子將攜帶著機率波的信息，以波的方式通過雙縫，在屏幕上產生電子數密集分布的干涉白色。
上文發表后不久，玻爾便迅速地做出了反應。為了強化針對性，他以同樣的標題撰文抨擊。其要點是不同意EPR的實在性判據，即覺得不可能有無干擾的檢測。化學量原本就是和檢測儀器、條件與技巧緊密聯系著的。任何量子檢測的結果使我們得到的并不只是對象客體的信息，并且包含著關于這個客體浸入在其中的實驗環境的整體信息。觀測者的實驗意圖、實驗安排、實驗手段等，這種也可被覺得是一種“干擾”，它不單要干擾Ⅰ，還要影響Ⅱ。檢測對象和檢測儀器、測量手段共同構成了一個不可分割的整體。兩個以前互相作用過的粒子Ⅰ和Ⅱ是互相關聯著的一個不可分割的整體，雖然它們分離得再遠也將一直是不可分離地互相關聯著的。對第Ⅰ個粒子的檢測不引起對第Ⅱ個粒子影響的前提是不創立的。系統的這些整體性量子關聯是基本的，而把系統看作是由彼此可以分離、并加以單獨描寫的部份所組成的觀點則只能是一種精典近似。這就從根本上改變了關于整體和部份互相關系的觀念。因為在這兒不存在關于訊號傳遞的問題，因此它與相對論中的定域性原則相矛盾的問題也就不存在了。
但是，量子熱學的統計特點總讓人倍感有些不自在，使人們無法徹底接受。玻姆(DavidBohm)等人的隱變量理論就是試圖在量子領域清除統計性而恢復單值決定論的一種努力（關于玻姆的隱變量理論，可以參考洪破虜《物理學理論的結構與拓展》，科學出版社（1988）：§4.2,-4，-5，-6）。隱變量理論覺得，在深一層次中，對單個系統的檢測不存在測不準關系，它只是一種量子漲落的統計結果。隱變量理論對于遠距離關聯的解釋是：兩粒子的隱變量彼此有聯系，它們通過這些內稟性質攜帶著指示它們抵達給定儀器時應怎樣行動的信息，而在不同的實驗裝置中有不同的行動。這兒不存在觀測對象與檢測儀器之間不可控制的互相作用。
為了將是否存在定域隱變量的問題付諸實驗以作出判斷，貝爾（JohnBell）從隱變量存在的假設出發，依據可分離原則，導入了一個兩粒子載流子系統的不方程，即貝爾不方程（出自他1964年的論文“OntheRosen”）。例如討論一個由兩個光子或電子那樣的粒子1和2所組成的總載流子角動量為零的單態系統。當它們向相反方向飛出很遠時，因為角動量守恒，第1個粒子假如是右旋偏振光的，這么第2個粒子也將不受影響還是右旋偏振光的（這句話是如何回事？一個是右旋，另一個不應當是左旋嗎？還有為何要說不受影響？）。其實也可以把它們分解成線偏振光態的疊加，實際上有時檢測線偏振光態可能更便捷一些。由此導入了遵照隱變量理論的貝爾不方程，其原始方式為：︳P(a,b)-P(a,c)︱≤1+P(b,c),式中P(a,b)稱為粒子1和粒子2的“自旋關聯”函數，它的定義是：粒子1沿單位矢量a方向的載流子份量與粒子2沿單位矢量b方向的載流子份量兩者檢測值之積的統計平均值。作同樣的理解。他證明了，量子熱學的“自旋關聯”是與貝爾不方程矛盾的。換句話說，一個定域隱變量理論不能復現手子力學的結果(這被稱為“貝爾定律”)。要么貝爾不方程正確，要么量子熱學正確，兩者必居其三。
自1972年以來早已做過的十五個以上的實驗中，只有初期(1973，1974)兩個實驗是和貝爾不方程一致的，并且其可靠性尚有疑惑。也就是說，特別傾向于否決定域隱變量理論存在的可能性，而肯定量子力學的正確性。
兩個電子組成的總載流子角動量為零的系統：無論它們相距多遠，仍然是一個統一的整體。例如，當那邊電子的載流子狀態因為檢測從原先的不確定變為向下時，那兒電子的載流子狀態就瞬時地從原先的不確定變為向上。這些遠程關聯并沒有發生互相作用的訊號傳遞，所以不存在所謂“超光速”的問題。
2.量子現象中的糾纏態
量子現象中的糾纏態來自于量子熱學中的態疊加原理。例如有名的“薛定諤貓態”就是這樣的糾纏態，這是薛定諤在1935年提出的一個思想實驗。他構想：將一只貓關在一個裝有放射性物質的鐵袋子里，放射性物質的硬度小到諸如1小時只有一個原子核發生衰變而放射出一個粒子，也可能不衰變而不放射粒子，二者的機率各為50%。假如一個粒子被發射，它將觸發熔斷器抬起一把小錘子，打碎一個裝有氫氰酸毒藥的小杯子而毒殺這只貓。其實，假如沒有粒子被發射，貓還會安然無恙活得好好的。將這個袋子擱置1小時，不打開袋子，問：這只貓是活的還是早已死了？倘若這只貓的狀態可以用一個波函數方式來描述（其實，在這兒宏觀物體的狀態能不能用波函數來描述，也還是個問題，不過由于這只是一個假想的思想實驗，所以也就不用考慮這個問題了），這么這個波函數所描述的就是一個死活各有一半機率的疊加態。這樣的疊加態，也就是我們常說的“糾纏態”。
在我們未打開袋子觀察之前，這只貓是活的還是死的?它其實不會既是活的又是死的。在觀測之前，貓處于死活各占一半的疊加態，觀測行為將使機率坍縮，而以相等的可能性落在貓活著或死了的本征態之一上。有人構想，假如把箱壁弄成是透明的怎樣？則按時子力學，連續地觀測放射性原子核，就是對它施加了作用，它就可能永遠也不衰變，因此貓也就仍然不會死去，這是因為箱壁透明時的觀測實際上是照明用的光子與放射性核的互相作用改變了核衰變的概率特點的結果（這常稱為“量子芝諾效應”）。
量子芝諾效應：當單個電子通過雙狹縫時，在屏幕中將打出一個光點，重復多次，大量電子的光點將在屏幕上產生疏密相間的干涉白色。但是，假如想用偵測器觀察電子到底是通過那個縫的，屏幕上的干涉白色將立刻消失，成為直對狹縫的兩條光帶。這讓人倍感十分怪異，這等于是說“如果盯住看燒沸水，水就永遠不開。”其實，這個現象再好不過地說明了：在量子現象中，那個完全不受觀測影響（或則說“干擾”）的數學實在是不存在的。
且不說無人觀察時的貓處于一種死活無法分辨的不確定狀態這一點很難讓人接受，觀測行為居然能以相等的可能性決定貓的死活這一點更難讓人接受。雖然，日常生活中的貓這一宏觀物體，總是處在同環境的互相作用之中，這些互相作用已不可防止地會使其疊加態坍縮為單一態，這些坍縮與對它何時進行觀測似乎無關。可見，薛定諤貓的狀態不是被觀測所改變的，而是被互相作用改變的，人的觀測只是讓這些結果顯示了下來而已。處于糾纏態的系統，它上面的所有子系統都是互相關聯著的，或則說上面的子系統是作為一個整體的一部份存在的，無論它們相距多遠，只要其中的一個子系統發生變化，這么其它的所有子系統就會跟隨發生變化，這就是量子現象的整體性特點。這兒并沒有信息傳送的問題，所以根本不存在超不超光速的問題。假如說它是哪些超光速現象的超距作用，違反了相對論中的光速不變原理，那完全是誤解。
薛定諤貓態：圖示描述貓的波函數是一個活態和死態各有一半機率的疊加態，觀測將使波函數發生坍縮，坍縮到對觀測者呈現下來的那種本征態
3.貝爾不方程的實驗檢驗
自從1964年貝爾提出貝爾不方程之后，化學學家們總算找到了可以判定隱變量理論和量子熱學到底誰正確的標準。從1972年到1982年間，相繼進行了許多檢驗貝爾不方程的實驗。在這種實驗的結果中，絕大多數的可靠的結果都與量子熱學的預言相一致——即貝爾不方程不創立，基本上可以斷定定域隱變量理論不存在。不過，這些貝爾不方程的檢驗實驗在實際上也都還存在著不少的“漏洞”，因為在實驗中所用的粒子對、分析器和檢驗器等還存在一定的缺點。正是因為有漏洞的存在，定域隱變量理論的支持者們堅持覺得該理論并沒有完全被排除。
下邊來介紹實驗中排除漏洞的技巧。阿斯派克特小組在進行實驗的時侯巧妙地設計了一個隨機切換開關，它可以使偏振光剖析器的方向在光子離開源以后可以切換。讓兩個檢偏鏡距離糾纏源分別大概6米左右。因而，當兩個光子快到檢偏鏡的那一刻，它們的距離大概是12米。最快的信息傳遞速率是光速，光也須要40毫秒的時間來走完12米的路程。她們使用的設備，能促使檢偏鏡在每20毫秒的時間內旋轉一次。這樣在一個光子從檢偏器的一端傳播到另一端之前，檢偏鏡早已做了旋轉，兩個糾纏光子就不能有足夠的時間來互相通知對方。
阿斯派克特實驗滿足愛因斯坦的定域性條件，即：“要求兩個粒子的關聯檢測的選擇在每一個剖析器上都是完全獨立的。尤其是，當一個檢測進行時，人們必須保證在兩個剖析器之間沒有通訊。……這指的是，兩個測量風波所要求的時間必須短于從一個剖析器/檢查器傳播到另一個的時間。”該實驗結果同量子熱學的預言一致。為此，這個實驗被覺得早已封閉了定域性漏洞，因而得到大多數學者的肯定。
然而，澤林格爾對阿斯派克特實驗尚有一些異議。他覺得阿斯派克特實驗還有一個致命的弱點，那就是開關的切換不是隨機的，而是準周期的，在參數上也有重合。換句話說，該實驗還不能完全封閉定域性漏洞。阿斯派克特關于這個實驗的論文中就曾強調：“我們以小于L/C的速率改變偏振光器的方向。由于這些改變并不是真正隨機的，而是準周期的，因而理想的方案并沒有完成。為了駁斥遵守愛因斯坦隱熱阻的理論，一個具有完全隨機開關的愈發理想的實驗是必要的。”
定域性隱變量是否存在的實驗關鍵，就從定域性漏洞是否完全封閉轉入了檢偏器是否是隨機轉動的問題。于是實驗中檢偏器是否還能隨機的轉動成了實驗的最為關鍵的環節。基于這個考慮，澤林格爾等人進行了更為健全的實驗。1998年魏斯（G.Weihs）,杰納維恩（T.）,西蒙（C.Simon）,韋恩豐田爾（H.）和澤林格爾在《物理評論快報》上發表了“嚴格愛因斯坦定域條件下貝爾不方程的違背”[Phys.Rev.Lett,1998(81):5039-5043]的論文。她們所完成的這個實驗，在相關的文獻中常被稱為澤林格爾實驗。
澤林格爾實驗使用熱阻下轉換（PDC：down-）技術來形成糾纏光子對，如圖所示（以下圖像取自A.，etal.Antestofnon-local..2007,446:873-874）圖中，從泵浦激光器中形成的激光脈沖，通過一個2毫米厚的非線性晶體形成糾纏光子對。光子對分別經過二分之一玻片和長度為上面二分之一的非線性晶體補償后，經過偏振光剖析器。以后光子再經過濾光器后，分別落在兩個計數器上A=±1和B=±1方向上，借助龐加萊球來記錄有關數據。其中，右側線路中插入四分之一玻片是為了調節不同的角度差，以易于進行多次檢測。
實驗裝置圖示
實驗的結果如右圖a所示。圖a標繪了對非定域隱變量理論（NLHV）的不同角度時，實驗值及隱變量理論值、量子熱學理論值的變化情況。從圖中可以看出，當時，實驗值和量子熱學理論值符合的挺好，而與隱變量理論值則偏離較大，且在時偏離最大。
圖a檢驗隱變量理論實驗座標圖
（原先Bell理論所提供的不方程在實驗上很難檢驗，因而克勞澤等人在1969年提出了一個與之等價但在實驗上更友好的CHSH不方程，C就是克勞澤姓名的首字母。對貝爾不方程的實際測量，通常用的就是CHSH不方程。）
下邊圖b標繪了在不同角度時，實驗值及貝爾-CHSH不方程值、量子熱學理論值的變化情況。從圖中可以看出，時實驗值與量子熱學理論值符合的挺好，遠超出貝爾不方程的限制，在時實驗值超出此值最多。在澤林格爾實驗中有一個特別重要的改進，使用了一種真正的數學隨機數發生器，以克服阿斯派克特實驗所留下的缺憾。
圖b檢驗貝爾不方程實驗座標圖
4.幾個須要澄清的問題
①為了淺顯地說清楚哪些是量子糾纏，好多人用打比方的方法來說明，這其實也未嘗不可。其中最常用的就是那種“手套”比喻，即當我手上的這個袋子里的手套若果是右手，那一定可以肯定遠處的那種袋子里的手套一定是雙手。并且這兒有個“坑”需要注意，那就是：倘若這也算“糾纏”的話（暫且可以稱它為“經典糾纏”），它與“量子糾纏”還不是一碼事。其區別在于：精典糾纏中，那種遠處手套的手指，和你手中手套的右手都是確定的。而在量子糾纏中，兩個“手套”的狀態，在沒有打開袋子觀測之前都并不確定，而是只有一定的機率（例如各有50%）取某個值。只有當你進行了觀測，使你手中的“手套”坍縮成為“左手”，那遠處的“手套”就手動因為“糾纏”而成為“右手”，這才是量子糾纏。
②關于定域性：狹義相對論否定了牛頓精典熱學的超距作用，覺得一個物體對另一個遠處物體的作用，是通過場傳遞過去的諾貝爾物理學獎2023量子糾纏解讀，是須要時間的。因為真空中的光速是自然界最快的速率，所以互相作用傳遞最快的速率也就是光速，瞬時的或則超光速的互相作用是不存在的。一個物體對遠在30萬公里之外的物體發生互相作用，最短也須要一秒鐘時間。假如那種物體在40萬公里處，在一秒鐘時間是不可能對它發生作用的。這就稱作“定域性”。在量子現象中，假如總載流子為零的雙粒子系統中的兩個粒子相距甚遠，例如有40萬公里諾貝爾物理學獎2023量子糾纏解讀，假如它們處于量子糾纏態，這么這兒粒子的狀態一旦發生變化（例如檢測載流子從不確定變為向下），遠處的哪個粒子的載流子都會瞬時地從不確定變為向上（因為角動量守恒），不須要時間。這些情況若果是真的，那也許是違背“定域性”原則的。這看上去與狹義相對論直接矛盾，所以愛因斯坦稱它為“鬼魅般的超距作用”，覺得那是絕對不可能的。但事實上，因為檢測的結果不能事先確定，量子糾纏并不傳遞信息，所以并不存在哪些“超光速”違反狹義相對論的問題。
③關于“整體性原則”：整體性特點是量子現象所特有的，是一種既區別于精典數學，也區別于相對論的性質。正由于量子現象具有整體性，所以才有了量子糾纏。因為處于糾纏態的粒子并不是通過互相作用而關聯的，哪個粒子的行為并不是因為這個粒子對它的作用而發生改變的，它們之間并不存在那個因為互相作用而發生的因果關系，所以也就不存在哪些“超距作用”的問題。狹義相對論的“光速不變原理”仍然創立，真空中光速是自然界互相作用傳遞的最大速率這一點也依然正確，相對論的定域性原則依然有效，這一切都沒有任何變化。只有在量子現象中就會有量子糾纏，這是須要明晰分清的。
④關于貝爾不方程：約翰·貝爾原本是相信愛因斯坦相對論的定域性的，覺得量子熱學的非定域性量子糾纏可能有問題。在愛因斯坦的EPR佯謬提出之后，他導入一個不方程（貝爾不方程）的目的，是想通過用實驗來否認這個不方程，肯定定域性而否定非定域的遠距離關聯，即量子糾纏的可能性。但是，實驗的結果卻事與愿違，大量的越來越精確的、堵塞了越來越多漏洞的實驗都否定了這個不方程，也就是肯定了量子熱學沒有問題，那個覺得量子熱學的底層還有一個滿足定域性的“隱變量理論”的觀點并不創立。正確的敘述應當是：實驗斷定了貝爾不方程不創立，因而現有的量子熱學理論是正確的。貝爾不方程只是一個判據，大量的實驗目的是通過貝爾不方程的檢驗來肯定或否定量子力學，貝爾不方程本身不存在正確與否的問題。
⑤愛因斯坦所持的那個實在論，即數學實在的每一個要素都應當在數學理論中有它的對應量而完全與檢測無關，以及玻姆等人的那個企圖甩掉量子機率性的定域隱變量理論，是否存在？還有，是不是只有決定論的因果性，機率論的非決定論是不是也是一種因果性？這原本都是一些理解量子現象的基本哲學問題。貝爾不方程及其檢驗，是將一個基本的哲學問題，通過物理的詮釋論證，轉化成為一個可以通過實驗來解決的數學問題，這是一個重大的壯舉，有著深遠的意義和深刻的內涵。可以預期，將來可能會有更多的在哲學上有爭議的問題，通過物理處理，轉化成為可以通過實驗斷定的問題，那將是哲學研究的一大進展。