2022年諾貝爾物理學獎，頒發給了法國科學家阿蘭·阿斯佩(Alain Aspect)、美國科學家約翰·克勞澤(John F.Clauser)以及奧地利科學家安東·蔡林格(Anton Zeilinger)以表彰他們「通過糾纏光子實驗建立了貝爾不等式的違背以及開拓了量子信息科學」。
奇妙的量子非局域性：量子糾纏
在量子力學框架下，若一個自旋為零的系統分為兩個帶自旋的部分並分離，若對其中一個部分沿Z方向測得自旋向上（下），則另一部分沿Z方向的自旋必定向下（上）。無論這兩部分相隔多麼遙遠，其中一個部分的測量都會瞬間影響另一部分的狀態。
這種「鬼魅」般的關聯最早由阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)、鮑里斯·波多爾斯基(Boris Podolsky)和納森·羅森(Nathan Rosen)在1935年發表的一篇經典論文（被稱為EPR論文)中以思想實驗的形式進行了論述，並稱之為「量子糾纏」。量子糾纏所揭示的這種超距關聯，顯然與我們的經典物理所持有的局域實在論（物理系統的狀態只受與之相互作用事件影響，且觀測到的現象為某種物理實在，而與觀測本身無關)相違背。
根據相對論，光速是自然界的最大速度，任何信息的傳遞速度都不可能超過光速。因此，愛因斯坦等人在局域實在論的基礎上認為，量子糾纏的存在表明量子力學是不完備的，根本不可能存在什麼「無論相距多麼遙遠，瞬間就可以傳遞影響」的量子糾纏。他們認為，可能存在某種尚未發現的、基於局域實在論的完備理論（被稱作隱變量理論），而量子力學是這一理論的統計近似。
例如:對自旋為零系統所分離出的兩個部分分別進行自旋測量，因為總自旋是守恆的，兩個部分沿同一個方向測量自旋的結果總是出現相反的結果。
對這一結論，顯然，量子力學的「教父」尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)並不認同。他認為，是局域實在的假設，而非量子力學本身出了問題。由此，愛因斯坦和玻爾開啟了關於量子力學本質的世紀論戰。他們之間的論戰主要通過哲學層面和思想實驗的方式進行，無法給出確定性的結論。結果誰也沒能說服對方。然而，量子力學歸根結底是物理理論，只有通過物理實驗才能確認理論的正確性。而貝爾不等式正是這樣一個可以通過實驗區分局域隱變量理論和量子力學理論的核心結果。
貝爾不等式
1964年，英國物理學家約翰·貝爾(John Bell)基於局域隱變量理論這數學模型，提出了著名的貝爾不等式。
任何局域隱變量理論都不可能違背貝爾不等式，相反，對貝爾不等式的違背就意味著對局域隱變量理論的否定。
以兩個自旋相互糾纏的系統為例，當我們沿著一個方向（如兩側均選擇Z方向)對兩個粒子自旋進行測量時，局域隱變量理論與量子力學所預言的結果是完全相同的。然而，當每側都有兩組無關的測量方向，且每次測量都從這兩個方向中隨機選取時，量子力學所預言的關聯強度比局域隱變量理論所給出的關聯要強得多，用貝爾自己的話來說就是：「如果一個理論是局域的，那麼，它將與量子力學的預言相衝突。」貝爾成功地將這一差別以不等式的形式進行了定量描述：若微觀世界滿足量子力學，則該不等式將被違背。貝爾不等式的提出使量子力學與局域實在論之間的區別從縹緲的哲學辯論變為可實驗檢驗的科學。
沿著貝爾開闢的道路，物理學家們發展了不同的可區分量子力學與局域隱變量理論的不等式（統稱為貝爾不等式)CHSH(John Clauser、Michael Horne、Abner Shimony與Richard Holt四人姓氏的首字母)型貝爾不等式因其實驗檢驗的方便性而在後來的實驗中常被使用。
1972年，斯圖爾特·弗里德曼(Stuart Freedman)和約翰·克勞澤以雷射激發鈣原子的級聯輻射產生偏振糾纏光子對，並對光子的偏振進行測量，完成了貝爾不等式最早的實驗檢驗。他們所檢驗的是CHSH型貝爾不等式的一種變體，克勞澤也因這一工作獲得了今年的諾貝爾獎。在他們的實驗中，雖然觀察到了不等式的違背，但受限於當時的實驗條件，實驗中所存在的諸多漏洞使不等式的違背不足以否定局域隱變量理論。而分享今年諾貝爾獎的另外兩位物理學家正是在填補貝爾不等式檢驗實驗的漏洞，特別是局域性漏洞和探測效率漏洞方面做出了重要貢獻。
最早的貝爾不等式檢驗實驗由克勞澤完成。該實驗使用原子級聯輻射所產生的光子對作為實驗對象，通過對光子的偏振分析觀察到了貝爾不等式的違背。
漏洞與填補
阿斯佩試圖填補貝爾不等式檢驗實驗中的局域性漏洞。他們改進了激發原子的方式，使得原子級聯輻射效率更高，這一改動使得他們可以將兩個光子分發到相距12米的位置分別進行測量。通過周期性地改變偏振測量的方向，一定程度上填補了局域性漏洞。
貝爾不等式檢驗實驗中，會因為實驗技術限制使實驗結果不足以區分量子力學與局域隱變量理論，貝爾不等式檢驗實驗中有兩類主要的漏洞（局域性漏洞和測量效率漏洞)，在實驗中堵住這些漏洞是貝爾不等式檢驗的重要目標。
局域性漏洞：在貝爾的理論中，要求對兩個系統中的測量方向獨立選取，互不影響。因此，需保證在兩個系統的測量時間內，沒有任何物理信號從一個系統傳到另一個系統。依照狹義相對論對通信速度的限制，兩個系統中的測量時間需小於兩者之間的距離除以光速。
在克勞澤實驗中，每次測量的方向都固定不變，一端的光子可能會提前「知道」另一端光子的測量設定，存在局域性漏洞。
在1980年至1982年間，阿蘭·阿斯佩所領導的課題組進行了一系列實驗試圖填補這一漏洞。他們改進了激發鈣原子的方式，使得糾纏光子對的產生效率大大增加。將兩個光子分發至相距12米的探測器上進行偏振探測，每隔10ns(納秒)探測器所探測的偏振方向便改變一次，這一時間小於光從一側傳輸至另一側所需的時間(40ns),因而，從一定程度上填補了局域性漏洞。阿蘭·阿斯佩也因此獲得了今年的諾貝爾獎。
在阿斯佩的實驗中測量方向的選擇仍是准周期的而非完全隨機的，安東·蔡林格在1986年的一篇論文中指出，使用這種可預測的方式選擇測量方向，需要額外引入無記憶假設才能填補局域性漏洞。1998年，蔡林格所領導的課題組用更嚴格的方式填補了局域性漏洞。在這一工作中，糾纏光子對在空間中相距400米，並使用了物理器件產生的真隨機數來隨機選擇測量方向。
探測效率漏洞：在貝爾不等式檢驗實驗中，如果因為探測器效率過低而漏掉了一部分事件，也會使我們測得的關聯數值不可靠。理論表明，若隱變量與每次探測器的響應與否相關，就有可能在局域隱變量理論下發生貝爾不等式的違背。為排除這一情況，需提高探測器對光子的探測效率。值得注意，對不同形式的貝爾不等式，其所需的探測器效率閾值有所不同，如CHSH型貝爾不等式要求探測器效率大於83%，而這是當時的光學實驗所無法達到的，前述工作中均留有這一漏洞。
除了光學系統，其他系統也被用於檢驗貝爾不等式，不同的系統具有不同特點，如原子系統的探測效率較高，探測效率漏洞相對容易堵上。事實上，2001年離子阱系統及2007年超導系統上的貝爾不等式檢驗實驗都堵上了探測漏洞，但這些工作又都遺留了局域性漏洞。將不同系統的優點進行集成，進而在一個實驗中同時堵上這兩個漏洞是貝爾不等式檢驗的重要目標。2015年，羅納德·漢森(Ronald Hanson)課題組在金剛石色心系統中率先完成了無漏洞的貝爾不等式檢驗實驗。
在光學系統中的探測效率漏洞填補過程中，單光子探測器的發展起到了關鍵作用。超導電阻轉變沿傳感器的完善使得探測器對光子的探測效率達到了95%以上，這使得光學貝爾不等式檢驗實驗中填補探測效率漏洞成為可能。與漢森實驗同年，兩個不同的課題組在光學系統中完成了無漏洞貝爾不等式檢驗實驗，蔡林格課題組就是其中之一。
當然，貝爾不等式檢驗實驗中存在的漏洞並非只有這兩類，還有許多。
蔡林格課題組1998年利用非線性晶體產生糾纏光子對，進一步增加了光子對產率並將兩個光子分發到了相距400米的距離進行測量。他們使用物理器件產生真隨機數以隨機改變偏振測量方向，更嚴格地填補了局域性漏洞。2015年，蔡林格課題組使用超導電阻轉變沿傳感器作為單光子探測器，在光學系統中完成了對探測效率漏洞的填補。
量子糾纏的應用
通過一系列貝爾不等式檢驗實驗的結果，人們證偽了局域隱變量理論，確認了量子力學的非局域性。作為這種非局域性的集中體現，量子糾纏可以作為量子資源實現經典理論框架下不能實現的功能，比如，實現量子隱形傳態(quantum teleportation)及量子密鑰分發(quantum key distribution)等。以這些應用為開端，發展出了物理學與信息學一個嶄新的交叉學科：量子信息學。近年來，量子信息科學獲得了飛速發展，已發展成包含量子通信、量子計算以及量子傳感與精密測量的龐大學科。