量子力学再获诺贝尔物理学奖!三位研究者开创“量子信息科学”

jh 2年前 (2022-10-04)

爱因斯坦曾将“粒子之间随时保持联系并瞬时共享物理状态”的神秘现象,称之为“鬼魅般的超距作用”。

就在刚刚,2022年诺贝尔物理学奖评选结果揭晓。

瑞典皇家科学院宣布,法国科学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)、美国科学家约翰·克劳泽(John F.Clauser)和奥地利科学家安东·塞林格(Anton Zeilinger)共享此殊荣,以表彰他们“通过纠缠光子实验,证明贝尔不等式在量子世界中不成立,并开创了量子信息科学”。

量子力学再获诺贝尔物理学奖!三位研究者开创量子信息科学

这三位科学家也将共享1000万瑞典克朗奖金(约合642万元人民币)。

接下来,让我们简单了解一下三位获奖的科学家:

三位量子信息科学先驱,将量子纠缠变身强力工具

据介绍,阿兰·阿斯佩、约翰·克劳泽和安东·泽林格分别使用纠缠量子态(两个粒子分隔到多么遥远,也表现得像一个单一的单元)进行了开创性的实验。

他们的结果为基于量子信息的新技术扫清了道路,最终开创这一领域。

诺贝尔物理委员会主席安德斯·伊尔巴克(Anders Irbäck)表示:“一种新的量子技术正在兴起,这一点越来越明显。我们可以看到,获奖者对纠缠态的研究非常重要,甚至超越了量子力学解释的基本问题。”。

约翰·克劳泽

约翰·克劳泽为美国理论和实验物理学家,目前担任汤森路透研究员、顾问。

量子力学再获诺贝尔物理学奖!三位研究者开创量子信息科学

约翰·克劳泽因量子力学研究而出名,尤其是CHSH不等式。

此前,约翰·克劳瑟拓展了约翰·贝尔的想法,并进行了一次实验。当他进行测量时,发现实验结果显然违反了贝尔不等式,从而支持了量子力学。

这意味着量子力学不能被使用隐藏变量的理论所取代。

阿兰·阿斯佩

阿兰·阿斯佩为法国物理学家,目前任职法国巴黎萨克雷大学教授。

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1980年代早期,在他作博士论文时,曾做了验证贝尔不等式的实验,揭示了爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森曾进行的EPR思想实验的错误。他的实验也为CHSH不等式违反的假说提供了理论基础。之后,阿兰·阿斯佩开始在量子力学的研究,涉及到中性原子镭射冷却、玻色–爱因斯坦凝聚等领域。

阿兰·阿斯佩的实验弥补了约翰·克劳泽存在的一些漏,他的实验能够在纠缠对离开光源后切换测量设置。

安东·塞林格

安东·塞林格为奥地利物理学家,现任职奥地利维也纳大学教授、中国科学院院士。

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值得一提的是,安东·塞林格也是中科大潘建伟院士的导师。在本次诺贝尔颁奖大会上,潘建伟团队的“墨子号”也作为案例成功露脸。

安东·塞林格长期从事量子物理和量子信息研究,是国际上量子物理基础检验和量子信息领域的先驱和重要开拓者。

他利用完善的工具和一系列的实验,开始使用纠缠量子态。除此之外,他的研究小组还演示了一种称为量子隐形传态的现象,这种现象使得量子态可以从一个粒子远距离移动到另一个粒子。

除了自身研究以外,安东·塞林格积极推动中奥之间的国际学术交流与合作。自1983年起,他与中国科学院以及中国工程院等机构长期保持着沟通和交流,并与多家单位建立密切合作关系。作为与“墨子号”量子科学实验卫星的合作成果,北京-维也纳两地的量子保密通信,入选了美国物理学会评选的2018年度国际物理学十大进展。

关于诺贝尔物理学奖

诺贝尔物理学奖第一次颁奖是在1901年,截至今年共有221位获得该奖。其中,还有4位女性科学家荣获此殊荣,她们分别是居里夫人、玛丽亚·格珀特·迈耶、唐娜·斯特里克兰以及安德烈亚·盖兹。

从历届获奖者获奖原因来看,其研究领域广及射线、超导、光谱学、量子力学、电荷、核嬗变、磁流体、固体物理学、微波、激光、集成电路、宇宙膨胀、引力波等。

迄今为止,共有6位华人科学家获得过诺贝尔物理学奖,他们分别是:

1957年,中国科学家杨振宁和美籍华裔科学家李政道,凭借“对所谓的宇称不守恒定律的敏锐地研究,该定律导致了有关基本粒子的许多重大发现”获得诺贝尔物理学奖;

1976年,美籍华裔物理学家丁肇中凭借“发现新的重基本粒子(J粒子)”获得诺贝尔物理学奖;

1997年,美籍华裔物理学家朱棣文凭借“发展了用激光冷却和捕获原子的方法”获得诺贝尔物理学奖;

1998年,美籍华裔物理学家崔琦凭借“发现了电子在强磁场中的分数量子化的霍尔效应”获得诺贝尔物理学奖;

2009年,英籍华裔物理学家高琨凭借“在光学通信领域光在纤维中传输方面的突破性成就”获得诺贝尔物理学奖。

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