每日经济新闻 2022-10-04 21:23:09
每经编辑 段炼 易启江
据诺贝尔奖官网消息，北京时间10月4日下午， 2022年诺贝尔物理学奖被授予科学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)，约翰·弗朗西斯·克劳泽(John F. Clauser)和安东·塞林格(Anton Zeilinger)，以表彰他们为纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创性的量子信息科学所作出的贡献 。
图片来源：视觉中国 VCG111403957345
获奖者开创了量子信息这一学科 奖金约650万元
据澎湃新闻，北京时间10月4日下午，在瑞典首都斯德哥尔摩，瑞典皇家科学院宣布，将2022年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家阿兰·阿斯佩（Alain Aspect）、美国理论和实验物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽（John F. Clauser） 和奥地利物理学家安东·塞林格（Anton Zeilinger），以表彰他们在量子信息科学研究方面作出的贡献。
图片来源：诺贝尔奖官网
他们通过光子纠缠实验，确定贝尔不等式在量子世界中不成立， 并开创了量子信息这一学科 。
获奖者将获得一份证书、金质奖章和奖金。 2022年诺贝尔奖各个奖项的奖金是1000万瑞典克朗，按当前汇率，约合650万元人民币 。
据科技日报，今天获得诺贝尔物理学奖的三位科学家——法国科学家阿兰·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳泽、奥地利科学家安东·塞林格，他们通过开创性的实验展示了处于纠缠状态的粒子的潜力，这三位获奖者对实验工具的开发，也为量子技术的新时代奠定了基础。
在所谓的“纠缠对”中，一个粒子发生的事情，会决定另一个粒子发生的事情（不管相距多远）。这意味着什么？
纠缠示意图 图片来源：科技日报
量子力学的基础不仅仅是一个理论或哲学问题。其与全世界正密集研发的、以利用单个粒子系统的特殊属性来构建的量子计算机、改进测量、量子网络以及量子加密通信，都能息息相关。
以上应用，均需依赖于量子力学如何允许两个或多个粒子以共享状态存在，甚至无论它们相隔千山万水，均能保持这一状态。 这被称为纠缠 。
自从该理论提出以来，它一直是量子力学中争论最多的元素之一。
图片来源：科技日报
两对纠缠粒子从不同的来源发射。每对粒子中的一个粒子以一种特殊的方式相互纠缠而聚集在一起。然后，其他两个粒子（图中的1和4）也被纠缠在一起。通过这种方式，两个从未接触过的粒子可以纠缠在一起。
阿尔伯特·爱因斯坦说这是“幽灵般的超距作用”，而埃尔温·薛定谔说这是量子力学最重要的特征。
今年的获奖者们，探索了这些纠缠的量子态，他们的实验为基于量子信息的新技术扫清了障碍，为目前正在进行的量子技术革命奠定了基础。
长期以来存在的一个问题是，相关性究竟是不是因为纠缠对中的粒子包含隐藏变量。1960年代，约翰·斯图尔特·贝尔提出了以他的名字命名的数学不等式。这说明如果存在隐藏变量，则大量测量结果之间的相关性，永远不会超过某个值。然而，量子力学预测某种类型的实验将违反贝尔不等式，从而导致比其他方式产生了更强的相关性。
图片来源：科技日报
量子力学的纠缠对可与反方向抛出相反颜色球的机器相提并论。当鲍勃接住一个球，看到它是黑色的时，他立即知道爱丽丝抓住了一个白色的。在使用隐藏变量的理论中，球总是包含有关显示什么颜色的隐藏信息。然而，量子力学却说，这些球是灰色的，直到有人看着它们时，一个随机变成白色而另一个变成黑色。贝尔不等式关系表明，有实验可以区分这些情况。这样的实验证明了量子力学的描述是正确的。
约翰·克劳泽发展了贝尔的想法，并通过一个实际的实验进行测量，测量结果通过明显违反贝尔不等式来支持量子力学 。这意味着，量子力学不能被使用隐藏变量的理论所取代。
约翰·克劳泽研究示意图 图片来源：科技日报
在约翰·克劳泽的实验之后，一些漏洞仍然存在。 阿兰·阿斯佩开发了一种新设置，并以一种弥补重要漏洞的方式使用它 。他能够在纠缠对离开其源后切换测量设置，因此在它们发射时既有设置就不会影响结果。
阿兰·阿斯佩研究示意图 图片来源：科技日报
使用改良工具和一系列长期实验， 安东·塞林格的团队利用纠缠量子态证明了一种称为量子隐形传态的现象 ，它可以将量子态从一个粒子移动到远距离的另一个粒子。
安东·塞林格研究示意图 图片来源：科技日报
量子力学现已开始得到应用，并产生了很广阔的研究领域，其包括量子计算机、量子网络和更为安全的量子加密通信。
从实践的角度来说，量子纠缠所代表的，其实是一个巨大资源。科学家们对量子纠缠漏洞的不满，正源于每一阶段可应用范围的不够。
诺贝尔物理学委员会主席安德斯·伊尔贝克这样总结道：“越来越清楚的是，一种新型的量子技术正在出现。我们可以看到，获奖者在纠缠态方面的工作非常重要，甚至超出了关于量子力学解释的基本问题。”
过去几年获奖名单
2021年
因对我们理解复杂物理系统做出了开创性贡献，日裔美籍科学家真锅淑郎（Syukuro Manabe）和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼Klaus Hasselmann），与意大利科学家乔治·帕里西（ Giorgio Parisi），分享了2021年诺贝尔物理学奖。
2020年
英国科学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）因证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果，德国科学家赖因哈德·根策尔（Reinhard Genzel）和美国科学家安德烈娅·盖兹（Andrea Ghez）因在银河系中央发现超大质量天体，他们分享了2020年诺贝尔物理学奖。
2019年
因在我们理解宇宙演化和地球在宇宙中位置的贡献，美国科学家詹姆斯·皮布尔斯，和来自瑞士的科学家米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹，被授予2019年诺贝尔物理学奖。
2018年
因在激光物理学领域的突破性发明，发明光镊的美国贝尔实验室科学家阿瑟·阿什金（Arthur Ashkin），与发明啁啾脉冲放大技术（CPA）的法国巴黎综合理工学院科学家热拉尔·穆鲁（Gérard Mourou）和加拿大滑铁卢大学科学家唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland），被授予2018年诺贝尔物理学奖。
2017年
因对LIGO探测器（激光干涉引力波天文台）和引力波探测的决定性贡献，美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩被授予2017年诺贝尔物理学奖。
2016年
因在拓扑相变和物质拓扑相方面的理论发现，均出生在英国、任职于美国三所不同大学的科学家大卫·索利斯、邓肯·霍尔丹、迈克尔·科斯特利茨被授予2016年诺贝尔物理学奖。
在诺贝尔写于1895年、要求设立五大领域奖项的遗嘱中，物理学是他最先提到的领域。诺贝尔要求物理学奖被授予“在物理学领域作出最重要发现或发明的人”。
百余年中， 物理学奖也是华人拿奖最多的奖项，共6位华人科学家获此殊荣 ，包括李政道、杨振宁、丁肇中、朱棣文、崔琦和高琨。
据海报新闻报道，截至目前，诺贝尔物理学奖已颁发过115次，其中47次授予单一获奖者，32次由两位获奖者分享，36次由三位获奖者分享。
从1901年到2021年，诺贝尔物理学奖共次授予219位诺贝尔奖获得者。约翰·巴丁是唯一曾在1956年和1972 年两次获得诺贝尔物理学奖的获奖者。这意味着共有218人曾获得诺贝尔物理学奖。
在第一次世界大战（1914-1918）和第二次世界大战（1939-1945）期间，在1916年、1931年、1934年、1940年、1941年、1942年等六年里，没有颁发诺贝尔物理学奖。
据了解，诺贝尔物理学奖主要集中四个领域：粒子物理、天体物理、凝聚态物理、原子分子及光物理。
从2015年到2020年的6年中，天体物理领域的研究成果已经4次获得诺贝尔物理学奖：除了2019年的宇宙学理论和系外行星外，还有2015年的中微子振荡（属于天体物理或粒子物理）以及2017年引力波的发现；而2020年的发现黑洞，也属于天体物理领域。
编辑|段炼 易启江
校对|陈柯名
每日经济新闻综合自央视新闻、科技日报、海报新闻、澎湃新闻、诺贝尔奖官网、公开资料等
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