2022年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎公布，得獎?wù)呤前⑻m·阿斯佩克特（Alain）、約翰·克勞瑟（JohnF.）、安東·塞林格（Anton），嘉獎她們通過光子糾纏實(shí)驗(yàn)，確定貝爾不方程在量子世界中不創(chuàng)立，并開創(chuàng)了量子信息這一學(xué)科。
Alain是日本化學(xué)學(xué)家，出生于1947年2023年諾貝爾物理學(xué)獎量子糾纏，結(jié)業(yè)于高等師范中學(xué)，1969年獲得奧賽學(xué)院化學(xué)學(xué)碩士學(xué)位。倫敦薩克萊學(xué)院、帕萊索綜合理工大學(xué)院士。以中性原子的鐳射冷卻、玻色–愛因斯坦匯聚、CHSH不方程與貝爾不方程的相關(guān)研究聞名于世。
JohnF.，日本理論和實(shí)驗(yàn)化學(xué)學(xué)家。1942年出生于法國加利福尼亞州帕薩迪納。1969年獲得英國倫敦波蘭學(xué)院博士學(xué)位。以對量子熱學(xué)的研究而出名，尤其是對CHSH不方程的研究貢獻(xiàn)。
Anton，英國量子化學(xué)學(xué)家，1945年出生于荷蘭，1971年獲法國維也納學(xué)院博士學(xué)位。現(xiàn)為維也納學(xué)院化學(xué)學(xué)院士，英國科大學(xué)教授、美國科大學(xué)外籍教授和中國科大學(xué)外籍教授。常年從事量子化學(xué)和量子信息研究，是國際上量子化學(xué)基礎(chǔ)檢驗(yàn)和量子信息領(lǐng)域的先驅(qū)和重要開拓者。以發(fā)覺光子的量子糾纏而著名。
得獎成果
–fromto
Alain,JohnandAntonhaveeachusing,wheretwolikeaunitevenwhentheyare.Theirhavethewayfornewbasedupon.
Theofaretofind.Thereisnowalargefieldofthat,and.
Onekeyinthisishowtwoormoretoexistinwhatisanstate.Whattooneoftheinanpairwhattotheother,eveniftheyarefarapart.
Foralongtime,thewasthewastheinanpair,thattellthemwhichtheygiveinan.Inthe1960s,JohnBellthethatisnamedafterhim.Thisthatifthereare,thetheofalargeofwillneveravalue.,thatatypeofwillBell’s,thusinathanwouldbe.
JohnJohnBell’sideas,toa.Whenhetookthe,theybyaBell.Thismeansthatbebyathatuses.
SomeafterJohn’s.Alainthesetup,usingitinawaythatan.Hewasabletotheafteranpairhadleftits,sothethatwhentheywerecouldnotthe.
Usingtoolsandlongof,Antontouse.Amongother,hisgrouphasa,whichmakesittomoveastatefromonetooneata.
“Ithasclearthatanewkindofis.Wecanseethatthe’workwithisofgreat,eventheabouttheof,”saysIrb?ck,ChairoftheNobelfor.
貝爾不方程
現(xiàn)現(xiàn)在，與量子熱學(xué)的應(yīng)用有關(guān)的研究領(lǐng)域早已顯得十分龐大，這包括量子計(jì)算機(jī)、量子網(wǎng)路，以及安全的量子加密通訊。這一進(jìn)展的一個關(guān)鍵便是2023年諾貝爾物理學(xué)獎量子糾纏，量子熱學(xué)容許兩個或多個粒子處于糾纏態(tài)中。
在很長一段時間里，化學(xué)學(xué)家都在思索，這些相關(guān)性是否與糾纏對中的粒子包含隱變量有關(guān)。所謂隱變量，指的是能告訴它們在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)給出哪些結(jié)果的指令。
20世紀(jì)60年代，約翰·貝爾（JohnBell）提出了以他的名子命名的物理不方程。這個不方程表明，假若存在隱變量，這么大量檢測結(jié)果之間的相關(guān)性，將永遠(yuǎn)不會超過某個值。可是，量子熱學(xué)預(yù)測，某種類型的實(shí)驗(yàn)將違背貝爾不方程，進(jìn)而形成比其他情況更強(qiáng)的相關(guān)性。
量子熱學(xué)的糾纏對可以稱作一臺機(jī)器，它奔向相反方向拋出反色的球。當(dāng)鮑勃抓到一顆球，并看見它是紅色的時，他就立即曉得愛麗絲抓到了一顆紅色的球。在一種使用隱變量的理論中，這種球總會包含著關(guān)于顏色的隱藏信息。并且，量子熱學(xué)覺得，這種球都是黑色的，直至有人看見它們時，其中一顆會隨機(jī)弄成紅色，另外一顆則弄成藍(lán)色。貝爾不方程表明，有一些實(shí)驗(yàn)才能分辨這種情況。這類實(shí)驗(yàn)早已證明了，量子熱學(xué)的描述才是正確的。
開創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)
JohnF.延續(xù)了貝爾的看法，并進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)他進(jìn)行檢測時，結(jié)果似乎違背了貝爾不方程，進(jìn)而支持了量子熱學(xué)。這意味一個使用隱變量的理論難以替代量子熱學(xué)。
John使用鈣原子，在他利用一種特殊的光照耀粒子后，鈣原子可以發(fā)射糾纏光子。他在兩側(cè)分別安置了一個過濾器，來檢測光子的偏振光。經(jīng)過一系列檢測，他就能證明它們違背了貝爾不方程。
在JohnF.完成他的實(shí)驗(yàn)以后，依然有一些漏洞存在。Alain對裝置進(jìn)行了改進(jìn)，因而填補(bǔ)了其中的一個重要漏洞。借助他的裝置，他還能在一個糾纏對離開它的源后切換檢測設(shè)置，所以當(dāng)它們被發(fā)射時存在的設(shè)置不會對結(jié)果形成影響。
Alain開發(fā)了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，他用一種新的方式迸發(fā)原子，讓它們以更高的速度發(fā)射糾纏光子。他還能否在不同設(shè)置之間切換，因而這個系統(tǒng)不會包含任何可能影響結(jié)果的預(yù)先信息。
通過精密的工具和一系列的實(shí)驗(yàn)，Anton開始使用糾纏量子態(tài)。據(jù)悉，他的研究小組還展示了一種被稱為量子隱型傳態(tài)的現(xiàn)象，致使在一定距離中將量子態(tài)從一個粒子聯(lián)通到另一個粒子成為可能。
Anton后來對貝爾不方程進(jìn)行了更多測試。他將激光對準(zhǔn)一種特殊的晶體，創(chuàng)造了光子糾纏對，并使用隨機(jī)數(shù)在檢測設(shè)置之間切換。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)借助了來自遙遠(yuǎn)星體的訊號來控制過濾器，并確保訊號不會互相影響。
這種研究和實(shí)驗(yàn)為當(dāng)前量子信息科學(xué)的密集研究奠定了基礎(chǔ)。就能操縱和管理量子態(tài)及其屬性，使我們能否發(fā)展出具有意想不到的潛力的工具。這是量子估算、量子信息的傳輸和儲存，以及量子加密算法的基礎(chǔ)。這種日漸建立的工具使我們愈加接近這些現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用。
第一次量子革命給我們帶來了晶體管和激光，如今，在這種拿來操縱糾纏粒子系統(tǒng)的現(xiàn)代工具的幫助下，我們正在步入一個新的量子信息時代。
近5年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎得主名單
2021年——美國耶魯學(xué)院的真鍋淑郎（）和美國馬克斯·普朗克氣象研究所的克勞斯·哈塞爾曼（Klaus）因“物理模擬月球氣候，量化變化和可靠地預(yù)測全球變暖”而共同分享一半獎金。另一半獎金由法國羅馬學(xué)院喬治·帕里西（）獲得，理由是“發(fā)現(xiàn)從原子到行星尺度的化學(xué)系統(tǒng)的無序和波動的互相作用”。
2020年——英國化學(xué)學(xué)家羅杰·彭羅斯（Roger）由于發(fā)覺黑洞產(chǎn)生是對廣義相對論的可靠預(yù)測，獨(dú)享一半獎金；俄羅斯國家科大學(xué)教授萊恩哈德·根策爾（）和法國天文學(xué)家安德烈婭·蓋茲(Ghez)由于發(fā)覺銀河系中央存在超大質(zhì)量的致密物體，共享2020年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎的另一半獎金。
2019年——美國耶魯學(xué)院名譽(yù)院長詹姆斯·皮波斯（James）因“在數(shù)學(xué)宇宙學(xué)上的理論發(fā)覺”獨(dú)享一半獎金，法國日內(nèi)瓦學(xué)院院長米歇爾·馬約爾（Mayor）和迪迪埃·奎羅茲（）因“發(fā)現(xiàn)一顆環(huán)繞類太陽星體的系外行星”共享另一半獎金。
2018年——美國科學(xué)家亞瑟·阿斯金（）、法國科學(xué)家杰哈·莫羅（）和美國科學(xué)家唐娜·斯特里克蘭（Donna）得獎，理由是“在激光化學(xué)領(lǐng)域的突破性發(fā)明”。
2017年——三名英國科學(xué)家雷納·韋斯、基普·索恩和巴里·巴里什得獎，理由是“在LIGO偵測器和引力波觀測方面的決定性貢獻(xiàn)”。
（來源：諾貝爾獎官網(wǎng)、原理、知社學(xué)術(shù)圈、青塔、中國新聞網(wǎng)等）