10月4日，2022年諾貝爾化學學獎出爐，授予阿蘭·阿斯佩（Alain）、約翰·弗朗西斯·克勞澤（JohnF.）和安東·塞林格（Anton）三位科學家，“以嘉獎她們對糾纏光子進行的實驗，證明了對貝爾不方程的遵守和開創性的量子信息科學”。
世界頂級科學家峰會連線峰會青年科學家——電子科技學院基礎與前沿研究院周強院長和上海學院化學大學馬小松院長，對2022年諾貝爾化學學獎進行專業剖析并暢想未來量子領域發展。周強院長在數學學獎公布的前三天猜中諾貝爾化學學獎會頒給量子科學領域以及阿蘭·阿斯佩，馬小松院士與被譽為中國“量子之父”的潘建偉教授師出同門，是安東·塞林格（Anton）的中學生。
周強
ZHOUQiang
世界頂級科學家峰會青年科學家、電子科技學院基礎與前沿研究院院長
研究領域包括量子互聯網、量子估算、量子隱型傳態、量子光學、量子元件等。周強院長是國際上首個城域量子隱型傳態、首個通訊波段寬帶量子儲存器的主要完成人，在量子糾纏互聯系統、量子糾纏光源、通信波段固態量子儲存器等方面有豐富的經驗積累。
馬小松
MA
世界頂級科學家峰會青年科學家委員會成員、南京學院化學大學院士
課題組旨在于構建基于光子的量子信息處理系統，具體研究方向包括多光子量子態的形成、存貯，調控和偵測等。馬小松院士觀測到光的波粒兩項性的可控量子疊加，并為未來的量子技術提供了新的控制手段，此研究獲2019年度中國光學十大進展基礎研究類獎項。
頒給量子信息
突出了科學發展“傳幫帶”的精神
WLAForum：周強老師第一時間就預測了化學學獎會頒給量子信息領域以及阿蘭·阿斯佩，為什么這么堅定地覺得這個領域會得獎？
周強：量子信息科學，是從量子熱學一脈相承出來的。我們看諾貝爾化學學獎的歷史，量子熱學領域曾多次拿獎，量子信息作為量子熱學的后續發展，拿獎是早晚的事。
我們快速回顧一下發展時間脈絡——
從1935年，愛因斯坦等人指責量子熱學的正確性提出EPR佯謬開始，引爆了人們對量子熱學不完備性的推論；同一年2023年諾貝爾物理學獎量子糾纏，埃爾溫·薛定諤（ErwinSchr?）提出了知名的“薛定諤的貓”，企圖通過反證法或則是極端推演法表明量子熱學存在問題；
到30年后的1964年，貝爾發展愛因斯坦的觀點提出“貝爾不方程”，為EPR佯謬中的隱變量理論提供物理模型；
8年后的1972年，克勞澤-弗里德曼實驗證明非局域量子糾纏的真實存在，這是人類第一次在貝爾理論的指導下，制備并觀察到光量子糾纏，也是第一次對貝爾不方程的違反進行實驗驗證；
克勞澤院士出席第三屆世界頂級科學家峰會的主題講演《對量子熱學基礎的三個貢獻》
1982年，阿斯派發展了愈加嚴謹的量子糾纏實驗，進一步彌補了克勞澤實驗的漏洞，證明愛因斯坦等人的“局域性”不再創立，再一次對貝爾不方程的違反進行實驗驗證；
再到90年代，安東·塞林格領導課題組用非線性光學與量子光學的辦法實現量子糾纏光源，首次完成了量子隱型傳態、量子糾纏交換的原理性實驗驗證，成為量子信息實驗領域的開山之作2023年諾貝爾物理學獎量子糾纏，促使量子信息領域朝著（量子互聯網）的方向去發展。經過整整半個世紀，科學家才在實驗上部份回答了愛因斯坦關于量子理論完備性的討論。
愛因斯坦在“量子熱學”發展中仍然像一個“反派”人物。他的“我一直相信上帝不會擲色子”流傳很廣并被視為反對“量子熱學”的最佳證明。但事實上，愛因斯坦并非反對“量子熱學”，而是仍然企圖去解釋量子熱學提出的基本假定，例如量子態相干疊加原理，去證明量子熱學的不完備性。
也正由于愛因斯坦之于“量子熱學”的“反派”存在，才仍然使得小輩科學家們不斷地努力對他進行指責，促使了這一領域的發展。愛因斯坦和玻爾兩位科學大師就量子問題細節的論爭也是科學精神最為淋漓盡致的彰顯，是人類科學發展不可多得的精神財富。
去年化學諾獎為何要給量子信息，由于諾貝爾化學學獎早已錯過了約翰·斯圖爾特·貝爾(JohnBell)，貝爾承繼了愛因斯坦的偉業去證明量子熱學的不完備性，進而提出了貝爾不方程（Bell's）。去年化學學諾獎的三位科學家，通過實驗否認了貝爾不方程在量子世界中不創立，在此基礎之上，把量子糾纏資源引入當下科技生活之中，發展出了量子信息技術。所以我覺得諾貝爾獎應當給到量子信息這個領域，事實上早就應當給到貝爾。量子信息領域也因而給出了一個譯音梗“No-BellPrize”。
馬小松：了解去年的諾獎成就“量子信息”之前，必須先理解這兩個概念，“量子”和“量子糾纏”。當一個物體存在最小的不可分割單元時，我們就說它是量子化的，并把這個最小單元稱為一個量子。這個概念由美國化學學家普朗克在1900年研究宋體幅射時率先提出。量子化是量子熱學的主要特點之一。不僅能量以外，電荷、粒子載流子等化學量也是量子化的。我們了解了微觀世界的原子和分子，而想要更好地描述世界，所依賴的理論根據就是量子熱學。
Johan/TheRoyalof
假如量子熱學描述的現象正確的話，兩個用戶A和B，無論間隔的空間和時間有多遠，她們之間永遠能形成關聯。這就是神奇的量子糾纏現象。從20世紀70年代末開始，科學家們就在進行量子糾纏方面的工作。此次三位科學家在諾獎評比中的勝出，贏在了她們對于量子化學最關鍵工作的印證，包括對貝爾不方程的遵守，這種實驗研究級大地推動了產業發展，展現出了量子熱學和精典熱學的不同之處。
借助量子糾纏，科研工作者們早已相繼在量子通訊、量子估算、量子精密檢測等領域作出實踐性開拓。其中量子通訊就是貝爾不方程遵守的一個重要應用場景。量子通訊最大的優點是安全，它不會改變我們目前的信息通訊形態，但卻還能讓信息愈發安全。可以看做是一個自帶“保險柜”的加密通訊過程，如果有人企圖在通訊過程中泄露信息，這么正在通訊的雙方都會迅速得悉。為此，在未來擁有寬廣的前景。
周強：從某種意義上說，獲得諾貝爾化學學獎的途徑之一，就是完成偉大數學學家們的心愿。例如說，關于“量子糾纏”是愛因斯坦和量子熱學赫爾辛基學派創始人玻爾貝生前喋喋不休辯論的一個問題；貝爾對她們的爭辯在理論上做了重要補充，后來通過實驗發展至今，并證明具有特別可觀的應用前景。我想這是諾獎委員會最想見到的，既有堅實的理論“傳幫帶”，又衍生出未來蓬勃的產業發展機會。我們的年青科學家肯定會想我們如何去拿諾貝爾獎？有一個角度就是去瞧瞧偉大科學家的心愿清單還有什么。
安東·塞林格印象：
60多歲還要跟年青人做實驗
WLAForum：安東·塞林格院士是小松院士在英國讀博士和博士后階段的導師，能夠跟我們分享一下您對他的印象以及他對您的一些影響？
馬小松：我是2005年開始在安東·蔡林格院長的一個課題組做博士生研究，2010年博士生結業，然后又繼續做了三年博士后。這個7年的時間跨徑其實有好多點點嘀嘀的事情，不管是在實驗科學研究還有在生活上都跟安東有好多的接觸。
安東詼諧、幽默，頗具人情味。對于基礎數學仍然保持著濃郁的興趣和好奇心。我主要想分享一件影響我一生的案例：我們在2008年開始做一個長距離的室內量子隱態傳送實驗計劃，選址在英國加拉利群島中的兩個島之間。不僅不斷優化實驗提高成功率外，我們更多受制于外場的天氣誘因。2010、2011年，連續三年遭到了撒哈拉荒漠的沙塵暴影響，實驗均無法完成。
2012年的5、6月，我們第四年踏上同樣的路程。那一年，原本由于沙塵暴影響也不順利，后來天氣好轉后，大伙心情遭到了極大鼓舞；但更重要的是，安東趕來了現場。
那種時侯，安東早已60多歲，功成名就，卻自己一個人坐客機、到機場后租車，一人一路驅車開到了海拔2000多米的實驗觀測站點，每晚從早上九點到隔日早晨六點，跟我們一起做實驗。仔細了解實驗當中的痛點和問題，跟我們討論實驗怎樣改善，這對我們實驗工作的舉辦和進步有十分大的幫助和支持。作為一個初期的科研工作者才能得到這么資深專家的貼身指導，對我而言是受惠終生的。
馬小松院士和安東·塞林格院長合照
周強：去年的數學學諾獎頒給安東也是實至名歸。第一，安東將量子糾纏光源做得愈發實用，使之進一步得以工程化，實現更多的應用發展，提高了人們對科學理論的信心。第二，在他領導下，科學家們作出了量子隱型傳態、量子糾纏交換等實驗驗證，為量子信息的未來發展奠定了基礎。去年化學諾獎委員會的發言人提及，量子信息現今的邁向是（量子互聯網絡）。量子互聯網絡上面有一個很急切的需求，就是要把量子資源進行高速、高保真、長距離的傳遞，這么這兒面有一個技術叫量子糾纏交換。在前人（例如克勞澤和阿蘭）的實驗上面是很難做到的，這也是他獨立于其他兩位大神的研究成果。
2022化學諾獎
有中國人的貢獻
WLAForum：怎么理解去年諾獎委員會提及的諾獎成果中有中國人的貢獻，以及目前中國在量子科學方面的發展？
周強：化學學諾獎頒給量子信息，尤其是頒給安東，這兒面有中國人的貢獻。量子互聯網日漸邁向實用，我們國家在這方面做了特別重要的貢獻。潘建偉教授和馬小松老師都是安東培養的優秀科學家，通過潘建偉教授領銜的“墨子號”量子科學實驗衛星，安東團隊以合作方式參與到中國科大學主導的洲際量子通訊實驗。在頒獎現場，諾獎委員會發言人提到到這個實驗。諾獎獎勵首創性工作，最多一個獎項只有三個名額，假如有更多的名額，我想還有好多優秀的科學家就會在名單之列。
2016年8月16日，我國在蘭州衛星發射中心用長征二號丁運載鵜鶘成功將世界首顆量子科學實驗衛星"墨子號"發射升空。
目前我國正在扎實推進量子信息科技從理論到實驗再到工程應用。我想這次得獎的幾位科學家應當還有一個夢想，就是在不遠的未來，讓人人都能用上量子計算機，人人都還能用上量子加密的信息網路，實現量子互聯網。
我想去年頒授的諾獎將進一步堅定我國大力發展量子科學的決心。在如此一個時刻，我們應當會對此更有信心。
量子估算獲諾獎
還須要多久？
WLAForum：未來量子估算是否有機會拿諾獎？量子估算的應用可能會比量子通訊更晚，這么大約多少年之后我們可以看見有應用前景或則像剛才周老師說的愿景——人人都用上量子計算機？
馬小松：假如說量子估算要拿獎，或則說要有一些真正的商業性應用，對我們日常生活有一些幫助，它必須找到一個實際的算法。目前我們其實早已有一系列實驗工作彰顯了量子系統才能趕超精典系統的一些特定任務的演示，然而這種特定任務跟我們的實際需求和實際問題能夠聯系在一起，是接下去須要進一步審視的問題，這兒存在巨大挑戰。我相信假如這種挑戰才能完成，量子估算離實用性的應用會更進一步。
周強：量子估算無疑是一個重要方向，它一定會拿諾貝爾化學學獎，不曉得會是哪些時侯。我們回頭看，量子估算也是在完成一些偉大數學學家的心愿，其中一個就是理查德·菲利普斯·費曼（）。費曼提出量子估算（模擬）的概念，是由于用現今的計算機去解決量子化學問題的時侯困難重重，隨著體系的變大我們花費的資源越來越多，多到精典的手段未能解決，他希望后來的科學家研究出服從量子熱學規律的機器，就能直接去處理量子化學系統的問題。近40年過去了，如今還沒有達到費曼最初的構想。這么，之后的年青科學家假若達到了費曼當年的構想，量子估算才能做一些實際的問題求解，我想諾獎委員會應當會考慮頒獎給以這次得獎者相像的量子估算先驅們。
現今有好多優秀的年青科學家會投入進來做量子計算機。假如更多優秀科學家轉入量子計算機行業來發展，組織更多的人力物力研究量子計算機，我想費曼的心愿能否盡快實現，那種時侯將是頒授諾獎給量子估算的一個時機。
撰文|排版：陳墨
