以量子計算和量子通信為代表的第二次量子革命、被愛因斯坦批判的量子糾纏、中國發射的第一顆量子衛星……這些都與剛剛公布的2022年諾貝爾化學獎熱點話題有關。
英國皇家科學大學4日宣布，2022年諾貝爾化學獎將授予美國科學家艾倫·阿斯佩、美國科學家約翰·克勞斯和德國科學家安東·蔡林格，以表彰他們在“糾纏光子實驗”方面的工作。 , 驗證貝爾方程的違反并創建量子信息科學”。
自上世紀初量子熱誕生以來，催生了晶體管、激光器等重大發明。 這被科學界稱為第一次量子革命。 近期，以量子計算和量子通信為代表的第二次量子革命再次盛行。 英國皇家科學大學在諾貝爾獎公報中表示，三位獲獎者去年在量子糾纏實驗中的貢獻“為當前量子技術領域的革命奠定了基礎”。
量子糾纏一直是量子熱力學中最具爭議的問題之一。 量子糾纏是一種奇怪的量子熱現象。 無論處于糾纏狀態的兩個量子相距多遠，都存在相關性。 當一個量子態發生變化時，另一個量子態也會瞬間發生相應的變化。
長期以來，以愛因斯坦為代表的一些化學家對量子糾纏持懷疑態度。 愛因斯坦稱之為“遠距離幽靈般的行動”。 他們認為，量子理論是“不完備的”，糾纏粒子之間存在某種人類未曾觀察到的相互作用或信息傳遞，即“隱變量”。
1960年代，化學家約翰·貝爾提出了可用于驗證量子熱的“貝爾不等式”。 如果貝爾方程仍然成立，那么量子熱可能會被其他理論所取代。
為了驗證貝爾方程，日本科學家約翰·克勞斯設計了相關實驗，利用特殊光線照射鈣原子諾貝爾物理學獎2023量子糾纏，從而發射出糾纏光子，然后利用濾光片檢測光子的偏振態。 經過一系列的試驗，克勞斯得以證明實驗結果違背了貝爾不等式，符合量子熱的預言。
但該實驗有局限性，原因是實驗裝置在形成和捕獲粒子方面效率低下，而且過濾器的角度是固定的。 在此基礎上，瑞士科學家艾倫·阿斯佩設計了新版實驗，以更好地測試藥效。 Aspe堵住了克勞斯實驗的一個重要漏洞，提供了一個非常明確的結果：量子熱是正確的，不存在“隱變量”。
法國科學家安東·蔡林格后來對貝爾方程進行了更多的實驗驗證。 其中一項實驗使用來自遙遠恒星的信號來控制探測器，確保信號不會相互干擾，進一步反駁了量子熱的有效性。 和他的朋友們還使用量子糾纏來證明一種稱為量子隱形傳態的現象，即量子態從一個粒子轉移到另一個粒子。 他的團隊在量子通信等領域也取得了多項研究進展。
其中一項重要成果是，2017年，中俄科學家利用中國“墨子號”量子衛星，成功實現了全球首次量子安全洲際視頻通話。 這也是為什么受諾貝爾化學獎委托的厄勒斯·漢斯·漢森在現場分析獲獎結果時，展示了一張富含中國量子衛星的圖片，展示了中國與亞洲之間的洲際量子空間。 通信實驗。
諾貝爾獎官方公報說，由于去年三位獲獎者的貢獻諾貝爾物理學獎2023量子糾纏，世界各地的研究人員發現了許多利用量子力學強大特性的新方法。 他們消除了貝爾不等式等“障礙”，這就是公報稱贊“他們的成果為基于量子信息的新技術掃清了道路”的原因。
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