2022年諾貝爾物理學獎為何頒給了這三位？

　　“今年諾貝爾物理學獎頒給這三個人，確實毫不意外。”

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　　新京報記者 謝蓮 編輯 張樹婧

　　“今年諾貝爾物理學獎頒給這三個人，確實毫不意外。”10月4日下午，中科院物理所原研究員、北京凝聚態物理國家研究中心原首席科學家、上海交通大學李政道研究所講席教授丁洪在接受新京報記者采訪時表示，這三位科學家獲獎也屬于眾望所歸。

　　北京時間10月4日下午，瑞典皇家科學院tuya可視對講宣布，將2022年諾貝爾物理學獎頒給法國科學家阿蘭·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·蔡林格(Anton Zeilinger)，以表彰他們在“糾纏光子實驗、驗證違反貝爾不等式和開創量子信息科學”方面所作出的貢獻。他們將平均分享1000萬瑞典克朗(約合人民幣647萬元)的獎金。

　　丁洪表示，這三位科學家的研究價值主要有兩方面，一是證明了量子具有糾纏性，也就是證明量子力學是正確的，這也就證明了愛因斯坦的一個錯誤；二是他們的開創性實驗，為今后量子信息技術尤其是量子通信的發展鋪平了道路。

　　獲獎者是誰？

　　阿斯佩、克勞澤、蔡林格三人獲得諾貝爾物理學獎在許多人的意料之內。主要是因為，三人2010年就曾同獲沃爾夫物理學獎，表彰他們在量子糾纏領域的成就，為量子通信和量子計算等量子信息技術建立了基礎。

　　12年之后，三位科學家因為其在量子信息科學技術方面的貢獻同獲諾貝爾物理學獎。

　　諾貝爾物理學獎委員會在10月4日的聲明中表示，阿斯佩、克勞澤和蔡林格使用糾纏量子態進行了開創性實驗，證實了研究和控制處于糾纏狀態的粒子的潛力。這一試驗結果為量子信息相關新技術的發展掃清了障礙。

　　現年75歲的阿蘭·阿斯佩是法國物理學家、巴黎薩克萊大學和巴黎綜合理工學院教授、法國科學院院士，同時也是香港城市大學香港高等研究院高級研究員。

　　據香港城市大學官網介紹，阿斯佩以其揭示量子力學最有趣特性的實驗而聞名。1982年，他對糾纏光子的貝爾不等式測試推動解決了愛人臉識別門禁因斯坦(Albert Einstein)和玻爾(Niels Bohr)之間關于量子力學的爭論。

　　約翰·克勞澤1942年12月出生于美國加利福尼亞州，是美國知名實驗物理學家和理論物理學家。

　　據他的官網介紹，克勞澤最出名的是他對量子力學基礎的貢獻，尤其是他提出的克勞澤-霍恩-西蒙尼-霍爾特不等式(CHSH)、第一個通過實驗證明非局部量子糾纏的真實性，以及塑造了局部現實主義理論。

　　安東·蔡林格現年77歲，是奧地利量子物理學家、維也納大學物理學教授、奧地利科學院量子光學與量子信息研究所高級科學家。

　　據奧地利科學院官網介紹，蔡林格因其對量子物理學基礎在概念和實驗方面開創性的貢獻聞名，尤其是他在量子糾纏領域的實驗和理論工作廣受認可。

　　這項研究的價值在哪兒？

　　“這三位科學家對量子糾纏的研究，最大的現實應用價值就在于推動現代量子信息技術的發展，尤其是量子通信和量子計算。”丁洪對新京報記者解釋道。

　　諾貝爾獎官網介紹稱，當前，量子力學逐漸開始得到應用，關于量子計算機、量子網絡、量子加密通信的研究越來越得到重視。

　　推進量子信息技術發展的一個關鍵影響因素就是，量子力學如何允許兩個或多個粒子以糾纏狀態存在——因為糾纏對中一個粒子的狀態會決定另一個粒子的狀態，即使它們相距非常遙遠。

　　長期以來，問題的關鍵在于，這種相關性是否是因為糾纏對中的粒子包含隱藏變量，從而“指示”它們在實驗中的表現。1960年代，約翰·斯圖爾特·貝爾提出了貝爾不等式，指的是如果存在隱藏變量，則大量的測量結果之間的相關性永遠不會超過某個數值。但量子力學預測某種類型的實驗將違反貝爾不等式，從而導致更強的相關性。

　　克勞澤發展了一個實際的實驗，他的測量通過明顯違反貝爾不等式支持了量子力學，也就意味著量子力學不能被使用隱藏變量的理論所取代。阿斯佩進一步發展了這一實驗，彌補了重要的漏洞。蔡林格則開始使用量子糾纏態，他的研究小組還證明了一種被稱為量子隱形傳態的現象，它可以將量子態從一個粒子移動到遠距離的另一個粒子。

　　“簡單來說，這三位科學家證明了量子具有糾纏性，某種程度上來說也就是證明了愛因斯坦的一個錯誤，因為他是反對這一點的。”丁洪表示，“幾位科學家上世紀七八十年代就完成了基本的實驗，但到今年才基本全部完成驗證。”

　　他進一步指出，從具體應用來看，這三位科學家通過開創性的實驗證明，量子糾纏具有非定域性，也就是說量子糾纏可以在很遠的距離進行超光速的傳輸，利用這一點，人們可以開展量子通信和量子密碼的研究。

　　諾貝爾物理學委員會主席安德斯·伊爾貝克表示，“越來越清楚的是，一種新的量子技術正在出現。我們可以看到，獲獎者對糾纏態方面的研究非常重要，甚至超出了關于量子力學解釋的基本問題。”

　　目前，研究人員正在推動相關技術的研發，以利用單個粒子系統的特殊特性來構建量子計算機、改進測量、建立量子網絡并發展安全的量子加密通信。

　　鏈接：諾貝爾物理學獎小知識

　　諾貝爾物理學獎是阿爾弗雷德·諾貝爾在其遺囑中提到的第一個獎項。從1901年至2021年，諾貝爾物理學獎已頒發過115次，其中47次授予單一獲獎者，32次由兩位獲獎者分享，36次由三位獲獎者分享。

　　截至2021年，共有219位諾貝爾獎物理學獎獲得者。其中，美國科學家約翰·巴丁是唯一曾在1956年和1972年兩次獲得諾貝爾物理學獎的獲獎者，這意味著共有218人曾獲得諾貝爾物理學獎。

　　最年輕的諾貝爾物理學獎得主是勞倫斯·布拉格，他1915年和父親亨利·布拉格共同獲獎時年僅25歲。最年長的諾貝爾物理學獎得主是亞瑟·阿斯金，他2018年獲獎時已96歲。

　　在諾貝爾六大獎項中，物理學獎是女性獲獎人次第二少的獎項，只多于僅有2位女性獲獎的諾貝爾經濟學獎。截至2021年，共有4名女性曾獲得諾貝爾物理學獎，分別是瑪麗·居里(1903年獲獎，1911年獲諾貝爾化學獎)、瑪麗亞·梅耶(1963年獲獎)、唐娜·斯特里克蘭(2018年獲獎)、安德烈婭·蓋茲(2020年獲獎)。

　　據人民網報道，諾貝爾物理學獎主要集中四個領域：粒子物理、天體物理、凝聚態物理、原子分子及光物理。但2021年的諾貝爾物理學獎首次頒給了氣候學家真鍋淑郎(Syukuro Manabe)和克勞斯·哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)，以表彰其在“地球氣候建模、量化氣候變化以及對全球變暖的可靠預測”方面的貢獻；喬治·帕里西(Giorgio Parisi)因“在從原子到行星尺度的物理系統中發現了無序和漲落的相互作用”同獲當年獎項。

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