量子力學再獲諾貝爾物理學獎!三位研究者開創「量子信息科學」

鎂客網 發佈 2022-10-04T16:23:19.316655+00:00

就在剛剛,2022年諾貝爾物理學獎評選結果揭曉。瑞典皇家科學院宣布,法國科學家阿蘭·阿斯佩、美國科學家約翰·克勞澤和奧地利科學家安東·塞林格共享此殊榮,以表彰他們「通過糾纏光子實驗,證明貝爾不等式在量子世界中不成立,並開創了量子信息科學」。

愛因斯坦曾將「粒子之間隨時保持聯繫並瞬時共享物理狀態」的神秘現象,稱之為「鬼魅般的超距作用」。

就在剛剛,2022年諾貝爾物理學獎評選結果揭曉。

瑞典皇家科學院宣布,法國科學家阿蘭·阿斯佩(Alain Aspect)、美國科學家約翰·克勞澤(John F.Clauser)和奧地利科學家安東·塞林格(Anton Zeilinger)共享此殊榮,以表彰他們「通過糾纏光子實驗,證明貝爾不等式在量子世界中不成立,並開創了量子信息科學」。

這三位科學家也將共享1000萬瑞典克朗獎金(約合642萬元人民幣)。

接下來,讓我們簡單了解一下三位獲獎的科學家:

三位量子信息科學先驅,將量子糾纏變身強力工具

據介紹,阿蘭·阿斯佩、約翰·克勞澤和安東·澤林格分別使用糾纏量子態(兩個粒子分隔到多麼遙遠,也表現得像一個單一的單元)進行了開創性的實驗。

他們的結果為基於量子信息的新技術掃清了道路,最終開創這一領域。

諾貝爾物理委員會主席安德斯·伊爾巴克(Anders Irbäck)表示:「一種新的量子技術正在興起,這一點越來越明顯。我們可以看到,獲獎者對糾纏態的研究非常重要,甚至超越了量子力學解釋的基本問題。」。

約翰·克勞澤

約翰·克勞澤為美國理論和實驗物理學家,目前擔任湯森路透研究員、顧問。

約翰·克勞澤因量子力學研究而出名,尤其是CHSH不等式。

此前,約翰·克勞瑟拓展了約翰·貝爾的想法,並進行了一次實驗。當他進行測量時,發現實驗結果顯然違反了貝爾不等式,從而支持了量子力學。

這意味著量子力學不能被使用隱藏變量的理論所取代。

阿蘭·阿斯佩

阿蘭·阿斯佩為法國物理學家,目前任職法國巴黎薩克雷大學教授。

1980年代早期,在他作博士論文時,曾做了驗證貝爾不等式的實驗,揭示了愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基和內森·羅森曾進行的EPR思想實驗的錯誤。他的實驗也為CHSH不等式違反的假說提供了理論基礎。之後,阿蘭·阿斯佩開始在量子力學的研究,涉及到中性原子鐳射冷卻、玻色–愛因斯坦凝聚等領域。

阿蘭·阿斯佩的實驗彌補了約翰·克勞澤存在的一些漏洞,他的實驗能夠在糾纏對離開光源後切換測量設置。

安東·塞林格

安東·塞林格為奧地利物理學家,現任職奧地利維也納大學教授、中國科學院院士。

值得一提的是,安東·塞林格也是中科大潘建偉院士的導師。在本次諾貝爾頒獎大會上,潘建偉團隊的「墨子號」也作為案例成功露臉。

安東·塞林格長期從事量子物理和量子信息研究,是國際上量子物理基礎檢驗和量子信息領域的先驅和重要開拓者。

他利用完善的工具和一系列的實驗,開始使用糾纏量子態。除此之外,他的研究小組還演示了一種稱為量子隱形傳態的現象,這種現象使得量子態可以從一個粒子遠距離移動到另一個粒子。

除了自身研究以外,安東·塞林格積極推動中奧之間的國際學術交流與合作。自1983年起,他與中國科學院以及中國工程院等機構長期保持著溝通和交流,並與多家單位建立密切合作關係。作為與「墨子號」量子科學實驗衛星的合作成果,北京-維也納兩地的量子保密通信,入選了美國物理學會評選的2018年度國際物理學十大進展。

關於諾貝爾物理學獎

諾貝爾物理學獎第一次頒獎是在1901年,截至今年共有221位獲得該獎。其中,還有4位女性科學家榮獲此殊榮,她們分別是居里夫人、瑪麗亞·格珀特·邁耶、唐娜·斯特里克蘭以及安德烈亞·蓋茲。

從歷屆獲獎者獲獎原因來看,其研究領域廣及射線、超導、光譜學、量子力學、電荷、核嬗變、磁流體、固體物理學、微波、雷射、集成電路、宇宙膨脹、引力波等。

迄今為止,共有6位華人科學家獲得過諾貝爾物理學獎,他們分別是:

1957年,中國科學家楊振寧和美籍華裔科學家李政道,憑藉「對所謂的宇稱不守恆定律的敏銳地研究,該定律導致了有關基本粒子的許多重大發現」獲得諾貝爾物理學獎;

1976年,美籍華裔物理學家丁肇中憑藉「發現新的重基本粒子(J粒子)」獲得諾貝爾物理學獎;

1997年,美籍華裔物理學家朱棣文憑藉「發展了用雷射冷卻和捕獲原子的方法」獲得諾貝爾物理學獎;

1998年,美籍華裔物理學家崔琦憑藉「發現了電子在強磁場中的分數量子化的霍爾效應」獲得諾貝爾物理學獎;

2009年,英籍華裔物理學家高琨憑藉「在光學通信領域光在纖維中傳輸方面的突破性成就」獲得諾貝爾物理學獎。

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