英國(guó)皇家科學(xué)大學(xué)4日宣布，2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)將授予美國(guó)科學(xué)家阿蘭·阿斯佩（Alain）、美國(guó)科學(xué)家約翰·F.和德國(guó)科學(xué)家安東·蔡林格（Anton ）。 )，以表彰他們對(duì)“糾纏光子實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證貝爾不等式的違反和量子信息科學(xué)的創(chuàng)造”的貢獻(xiàn)。
Johan/ 圖片來(lái)源：諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)
根據(jù)諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)發(fā)布的新聞稿，量子熱開(kāi)始應(yīng)用。 長(zhǎng)期以來(lái)，量子計(jì)算機(jī)、量子網(wǎng)絡(luò)和安全的量子加密通信一直是主要研究領(lǐng)域。 這一發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力是量子熱力學(xué)如何允許兩個(gè)或更多粒子以糾纏態(tài)存在。 糾纏對(duì)中一個(gè)粒子的狀態(tài)決定了另一個(gè)粒子的狀態(tài)，即使這兩個(gè)粒子相距很遠(yuǎn)。
阿蘭、約翰和安東各自使用糾纏態(tài)進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)，在糾纏態(tài)中，兩個(gè)粒子即使分開(kāi)也表現(xiàn)得像一個(gè)單元。 他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基于量子信息的新技術(shù)掃清了道路。
接下來(lái)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)2023量子糾纏，讓我們一起看看明年的三位獲獎(jiǎng)科學(xué)家：
阿蘭1947年6月出生于美國(guó)西北部阿基坦地區(qū)的阿讓鎮(zhèn)。 他畢業(yè)于德國(guó)地方學(xué)院 éd'Orsay。 從 1969 年開(kāi)始，他在美國(guó)墨西哥教了兩年書(shū)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)2023量子糾纏，作為他服兵役的一部分。 1983年獲奧賽學(xué)院博士學(xué)位。
在攻讀博士學(xué)位期間，他完成了一項(xiàng)重要工作。 他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)否定了貝爾定律的正確性，即當(dāng)兩個(gè)粒子相隔任意大距離時(shí)，“長(zhǎng)距離幽靈作用”已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)：波函數(shù)之間的差異兩個(gè)粒子之間的相關(guān)性仍然存在，因?yàn)樗鼈冎笆峭徊ê瘮?shù)的一部分，并且在檢測(cè)到其中一個(gè)粒子之前沒(méi)有受到干擾。
約翰 1942 年出生于加利福尼亞州帕薩迪納。他于 1964 年獲得加州理工學(xué)院數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位，三年后獲得數(shù)學(xué)碩士學(xué)位，并于 1969 年獲得斯洛伐克學(xué)院化學(xué)博士學(xué)位。
1969年至1996年，主要在勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和加州大學(xué)伯克利分校工作。 1972年，他與人合著了第一個(gè)CHSH-Bell定律預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 這是世界上首次觀測(cè)到量子糾纏，也是首次違反貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。
1974 年，他與 Horne 合作，首次表明貝爾定律的推廣為局部現(xiàn)實(shí)的所有自然理論（也稱為客觀局部理論）提供了嚴(yán)格的約束。 這項(xiàng)工作引入了 -Horne(CH) 不等式方程作為局部現(xiàn)實(shí)主義設(shè)定的第一個(gè)完全通用的實(shí)驗(yàn)要求。 還引入了“CH非改進(jìn)假設(shè)”，從而將CH-不等式簡(jiǎn)化為CHSH-不等式，使得相關(guān)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)也約束了局部真實(shí)性。
同樣在 1974 年，他首次觀察到光的亞泊松統(tǒng)計(jì)（通過(guò)違反經(jīng)典電磁場(chǎng)的 - 不等式），從而首次證明了光子獨(dú)特的類(lèi)粒子特征。 1976年，他進(jìn)行了世界上第二次CHSH-Bell定律預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
安東是維也納科學(xué)院名譽(yù)化學(xué)院士，法國(guó)科技大學(xué)量子光學(xué)與量子信息研究所中級(jí)科學(xué)家。 他還曾擔(dān)任德國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)主席，并擔(dān)任過(guò)英國(guó)科技大學(xué)校長(zhǎng)。 1971年生于荷蘭，獲維也納學(xué)院博士學(xué)位。
他以在糾纏方面的實(shí)驗(yàn)和理論工作而聞名，最著名的是多粒子糾纏態(tài)的實(shí)現(xiàn)、量子隱形傳態(tài)、量子通信和密碼學(xué)、光子量子估計(jì)以及從中子到富勒烯的物質(zhì)波干涉檢測(cè)，前者研究退相干和量子規(guī)范躍遷的細(xì)節(jié)。
1997年，他和朋友們首次完成了量子隱形傳態(tài)原理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，成為量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開(kāi)山之作。 量子隱形傳態(tài)是一種將未知量子態(tài)從一個(gè)粒子遠(yuǎn)距離傳送到另一個(gè)粒子的方法，而粒子本身不會(huì)被傳輸。 潘建偉院士也是本次實(shí)驗(yàn)的重要參與者之一。
量子隱形傳態(tài)的美妙之處在于：你不需要檢測(cè)要傳輸?shù)某跏紶顟B(tài)，你只是使用糾纏。 使用量子糾纏，我們可以將未知的量子態(tài)傳送到遙遠(yuǎn)的地方。
在最初的實(shí)驗(yàn)中，這些小組實(shí)現(xiàn)了非常短的傳輸距離。 隨后，他們完成了跨越多瑙河的量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，以及美洲加那利群島之間的遠(yuǎn)距離糾纏和隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)。 島嶼之間的距離約為100公里，這是長(zhǎng)期以來(lái)糾纏分布的最長(zhǎng)記錄。 如今，這一距離被著名的“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星所超越。
他的主要研究興趣是量子熱力學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)是量子糾纏、量子干涉檢測(cè)和量子信息。 他對(duì)新的糾纏態(tài)及其在量子通信和量子計(jì)算中的應(yīng)用非常感興趣。 他目前的興趣還包括高維復(fù)雜糾纏軌道角動(dòng)量態(tài)，愛(ài)因斯坦、波多爾斯基和羅森提出的動(dòng)量和位置糾纏態(tài)的實(shí)現(xiàn)，以及不可區(qū)分的長(zhǎng)距離量子通信的實(shí)現(xiàn)。 量子成像的新視角。
我們與團(tuán)隊(duì)成員一起開(kāi)發(fā)了糾纏光子源，觀察了三光子和四光子糾纏，以及高維量子態(tài)的糾纏。 該方法已經(jīng)并正在應(yīng)用于超密編碼、基于糾纏的量子密碼、量子隱形傳態(tài)和糾纏交換、糾纏態(tài)隱形傳態(tài)等量子通信任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。