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來源丨量子位綜合自諾獎官網(wǎng)

昨天，2022年諾貝爾物理學(xué)獎揭曉！

今年的物理學(xué)獎頒向量子糾纏的三位科學(xué)家，他們分別是阿蘭·阿斯佩Alain Aspect，約翰·克勞澤John F. Clauser以及安東·塞林格Anton Zeilinger，以表彰他們用糾纏光子進行實驗，證明了貝爾不等式不成立，并以此開創(chuàng)量子信息科學(xué)。

換言之，他們成功證明了愛因斯坦是錯的。

他們?nèi)藢⒐蚕?000萬瑞典克朗的獎金。值得一提的是，其中塞林格還是潘建偉院士的博士導(dǎo)師。

在諾貝爾寫于1895年、要求設(shè)立五大領(lǐng)域獎項的遺囑中，物理學(xué)是他最先提到的領(lǐng)域。

百余年中，物理學(xué)獎也是華人拿獎最多的獎項，共6位華人科學(xué)家獲此殊榮，包括李政道、楊振寧、丁肇中、朱棣文、崔琦和高琨。

11位！華人諾貝爾獎獲得者全名單

近五年獲獎?wù)?/span>

2017年

雷納?韋斯、巴里?巴瑞斯和吉普?索恩因引力波探測研究獲獎。

2018年

諾貝爾物理學(xué)獎被授予美國科學(xué)家阿瑟?阿什金、法國科學(xué)家熱拉爾?穆魯及加拿大科學(xué)家唐娜?斯特里克蘭，以表彰其在激光物理學(xué)領(lǐng)域取得的突破性貢獻。

2019年

諾貝爾物理學(xué)獎被頒發(fā)給兩個領(lǐng)域的科學(xué)家，其中，加拿大裔美國科學(xué)家詹姆斯?皮布爾斯的獲獎理由是他在物理宇宙學(xué)領(lǐng)域的理論性發(fā)現(xiàn)；而瑞士科學(xué)家米歇爾?馬約爾與瑞士科學(xué)家迪迪埃?奎洛茲則因“發(fā)現(xiàn)了圍繞其他類太陽恒星運行的系外行星”獲獎。

2020年

諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給了三位獲獎?wù)?，因為“他們發(fā)現(xiàn)了宇宙中最奇異的現(xiàn)象之一——黑洞”。英國科學(xué)家羅杰?彭羅斯因證明黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結(jié)果而獲獎；德國科學(xué)家賴因哈德?根策爾和美國科學(xué)家安德烈婭?蓋茲因在銀河系中央發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量天體而獲獎。

2021年

諾貝爾物理學(xué)獎被授予三名科學(xué)家。其中，日裔美籍科學(xué)家真鍋淑郎和德國科學(xué)家克勞斯?哈塞爾曼因“建立地球氣候的物理模型、量化其可變性并可靠地預(yù)測全球變暖”的相關(guān)研究獲獎，意大利科學(xué)家喬治?帕里西因“發(fā)現(xiàn)了從原子到行星尺度的物理系統(tǒng)中無序和波動的相互作用”獲獎。

證明了愛因斯坦是錯的

官方評價中提到，他們的實驗為當(dāng)下量子技術(shù)革命奠定了基礎(chǔ)，真正推動量子力學(xué)從理論走向了應(yīng)用。

這其中最關(guān)鍵的貢獻就是用量子糾纏實驗，證明了貝爾不等式不成立。

量子糾纏，就是在兩個分隔的粒子或者多個粒子，在彼此相互作用時，由于各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質(zhì)，無法單獨描述各個粒子的性質(zhì)。

證明愛因斯坦錯了！諾貝爾物理學(xué)獎今年頒給量子糾纏，潘建偉導(dǎo)師加冕！

圖源：? Johan Jarnestad/瑞典皇家科學(xué)院

最早在1935年，就有人發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，其中就包括愛因斯坦。薛定諤也發(fā)表了幾篇相關(guān)論文，還定下了量子糾纏這一術(shù)語。

但這種行為被愛因斯坦抨擊為違背定域?qū)嵲谡?，并譏諷量子糾纏為“鬼魅般的超距作用”（spooky action at a distance）還曾說：“我相信上帝不擲骰子。他表示，量子力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)表述不具完備性。

上世紀(jì)60年代，貝爾提出論文表明，對于愛因斯坦的定域?qū)嵲谡?/strong>本身存在矛盾，相反量子力學(xué)得到的關(guān)聯(lián)結(jié)果要強很多。與此同時，還提出了貝爾不等式，將這種差別定性。

在經(jīng)典力學(xué)中，這個不等式成立，而在量子力學(xué)中這個等式就不成立。它可以應(yīng)用于任何由兩個相互糾纏的粒子所組成的量子系統(tǒng)。最常見的范例是糾纏于自旋或偏振的粒子系統(tǒng)。

從那之后，物理學(xué)家們做了很多檢試貝爾不等式的實驗。這其中，約翰克勞澤與他的同事在1972年率先完成了這一實驗，他通過將激光照射在特殊晶體上來創(chuàng)建糾纏的光子對，并使用隨機數(shù)在測量設(shè)置之間切換。

圖源：? Johan Jarnestad/瑞典皇家科學(xué)院

不過這個實驗仍存在一定的局限性，比如在產(chǎn)生和捕獲粒子方面效率低下，測量也是預(yù)設(shè)的。其他研究者也質(zhì)疑實驗結(jié)果是否存在一定的漏洞。

但十年之后，也就是1982年，當(dāng)時在讀博士的阿蘭阿斯佩成功彌補了這一局限性，博士論文就是以這一實驗為題目，他檢測到了更多的光子以及測量結(jié)果也很好，最終得到的實驗結(jié)果符合量子力學(xué)的預(yù)測。

換言之明確證明，量子力學(xué)是正確的，并沒有像愛因斯坦所說有隱藏的變量。

如果說，前兩位科學(xué)家是證明了量子力學(xué)的理論性，那么安東·塞林格則是真正將量子力學(xué)從理論推向應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)糾纏的量子態(tài)具有存儲、傳輸和處理信息的潛力。

1997年塞林格及其同事首次發(fā)現(xiàn)，如果糾纏對中的粒子以相反的方向行進并且其中一個粒子以這樣的方式遇到第三個粒子，它們就會發(fā)生糾纏，就會發(fā)生有趣的事情，即進入到一個新的共享狀態(tài)，第三個粒子會失去它的身份。

這種將未知量子態(tài)從一個粒子轉(zhuǎn)移到另一個粒子的方式稱為量子隱形傳態(tài)。

其中一位是潘建偉院士導(dǎo)師

其實這三位大佬在獲得諾貝爾物理學(xué)獎之前，就曾一起獲得過沃爾夫物理學(xué)獎（2010年）——被認為是諾貝爾物理學(xué)獎之外，物理學(xué)界最重要的獎項之一。

還是按照慣例，盤點一下這三位大佬的過往成績。

Alain Aspect是法國物理學(xué)家，因研究“量子糾纏”而聞名。

除了研究貝爾不等式之外，Aspect還研究中性原子的激光冷卻，主要參與玻色-愛因斯坦凝聚相關(guān)實驗。

目前Aspect是法國科學(xué)院和技術(shù)學(xué)院的成員，也是巴黎綜合理工學(xué)院的教授。

繼2010年獲得沃爾夫物理學(xué)獎之后，2013年獲得尼爾斯·玻爾國際金獎和聯(lián)合國教科文組織尼爾·玻爾獎，同年還被還被授予量子信息處理和通信的巴爾贊獎。

值得一提的是，在Aspect的過往研究履歷中，有著諸多的第一：

第一個在實驗證明中排除測量站之間的亞光速通信，證明量子力學(xué)使可分離隱變量理論無效；
第一個通過實驗證明單光子的波粒二象性；
第一個比較了相同條件下費米子和玻色子的漢伯里布朗-特維斯相關(guān)性；
第一個證明了超冷原子系統(tǒng)中的安德森局域化。

約翰·克勞瑟?（John Clauser）是美國理論和實驗物理學(xué)家，1964年，他獲得了加州理工學(xué)院的物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，1969年獲得哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位。

1969年至1996年，他主要在勞倫斯伯克利國家實驗室、勞倫斯利福摩爾國家實驗室和加州大學(xué)伯克利分校工作。

克勞瑟最廣為人知的事項就是對量子力學(xué)基礎(chǔ)的貢獻，他的CHSH預(yù)測和弗里德曼-克勞澤實驗被認為量子力學(xué)中非常重要的部分，目前已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)物理課程（本科）的一部分。

在外界看來，他的理論之于量子力學(xué)，就相當(dāng)于邁克爾遜-莫雷實驗之于狹義相對論。

安東·塞林格?（Anton Zeilinger）是奧地利量子論物理學(xué)家。目前是維也納大學(xué)物理學(xué)教授，曾任教于因斯布魯克大學(xué)，此外，他還是奧地利科學(xué)院量子光學(xué)與量子信息研究所維也納分所主席。

值得一提的是，塞林格還是中國科學(xué)院外籍院士，同時也是潘建偉院士的博士導(dǎo)師。

塞林格教授積極推動中奧國際學(xué)術(shù)交流與合作。自1983年起，他與中國科學(xué)院以及中國工程院等機構(gòu)長期保持著溝通和交流，并與多家單位建立密切合作關(guān)系。

其中，利用“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，他的團隊合作參與了中科院主導(dǎo)的洲際量子通信實驗，成果入選美國物理學(xué)會評選的2018年度國際物理學(xué)十大進展。

此外，塞林格對人才教育上還頗有興趣。在2009年，他創(chuàng)立了國際學(xué)院 Traunkirchen，致力于支持科學(xué)和技術(shù)方面的天才學(xué)生。

（插句題外話）塞林格還是道格拉斯·亞當(dāng)斯（ouglas Adams）的《銀河系漫游指南》的粉絲，他甚至把自己的帆船命名為42號。

參考鏈接：
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/

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證明愛因斯坦錯了！諾貝爾物理學(xué)獎今年頒給量子糾纏，潘建偉導(dǎo)師加冕！

證明了愛因斯坦是錯的

其中一位是潘建偉院士導(dǎo)師

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