10月4日,瑞典皇家科学院宣布了2022年的诺尔物理学奖得主。 分别是法国科学家阿兰·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳泽和奥地利科学家安东·蔡林格。 获奖理由是,表彰他们在"纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学"等领域所做出的突出贡献。 如果用通俗一点的话说,就是三位科学家的试验,证明了量子纠缠等量子力学现象中,量子力的存在。 一、爱因斯坦的看法 量子力学自提出以来就饱受争议,典型如其中量子纠缠现象。 即处于纠缠态的两个量子,不论它们相距多远,彼此之间都存在一种关联关系。 其中一个量子的状态发生了改变,则另一个量子的状态,也会瞬时发生相应改变。 爱因斯坦一派的统物理学家,对量子纠缠等量子力学,持怀疑态度,甚至将量子纠缠称为"鬼魅般的超距作用",意即讽刺量子纠缠的非科学性。 当然,爱因斯坦也对量子力学提出了一种合理假设,他认为,量子纠缠等量子力学现象的出现,是因为仍然存在着一些我们目前还没有发现的相互作用因素存在,即所谓的"隐变量"。 为了论证"隐变量"是否真的存在,上世纪60年代,英国的物理学家约翰·贝尔,提出了"贝尔不等式"。 如果"贝尔不等式"被证明为始终成立,则证明了"隐变量"的存在,而量子力学则可能面临着研究体系坍塌的命运。 二、三位科学家的试验 为了验证"贝尔不等式"是否在任何情况都可以成立。本次获奖的三位科学家,都进行了相关试验。 美国科学家约翰·克劳泽设计的相关实验,其实验结果,在违反了"贝尔不等式"的同时,又与根据量子力学理论进行的预测结果相符。 法国科学家阿兰·阿斯佩则在上述试验的基础上,继续改进,在弥补了一些可能的试验漏洞的同时,更证明了"隐变量"的不存在。 奥地利科学家安东·蔡林格,则进一步利用宇宙信号,进一步证实了量子力学理论的有效性。 三、量子力学的应用 量子力学理论自诞生以来,不仅催生了晶体管、激光等重大科学发明,更使得量子计算和量子通信成为了可能。 正是由于晶体管的发明,使得我们如今可以实现在一个高端芯片上,布局数十亿个微型处理器,从而加速了信息时代的发展。 而激光的发明,则让我们拥有了"最快的刀"、"最准的尺"和"最亮的光"。 全球最先进的"祖冲之二号"超导量子计算机设备 量子计算机,则可以基于量子纠缠原理,实现多条线路的并行运算,实现超强的信息处理能力。随着相关技术的成熟,将对各类科学前沿领域形成颠覆性的影响。 量子通信技术,则是利用量子叠加原理,实现了高效和保密的信息传输。我国2016年发射的全球第一颗量子卫星"墨子号",就为我们建成了量子通信的大干线,搭建了联通北京、济南、合肥、上海,全程超过2000公里的量子通信骨干网络。