量子力學(xué)再獲諾貝爾物理學(xué)獎!三位研究者開創(chuàng)“量子信息科學(xué)”
愛因斯坦曾將“粒子之間隨時保持聯(lián)系并瞬時共享物理狀態(tài)”的神秘現(xiàn)象,稱之為“鬼魅般的超距作用”。
就在剛剛,2022年諾貝爾物理學(xué)獎評選結(jié)果揭曉。
瑞典皇家科學(xué)院宣布,法國科學(xué)家阿蘭·阿斯佩(Alain Aspect)、美國科學(xué)家約翰·克勞澤(John F.Clauser)和奧地利科學(xué)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,并開創(chuàng)了量子信息科學(xué)”。
這三位科學(xué)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(xué)家:
三位量子信息科學(xué)先驅(qū),將量子糾纏變身強力工具
據(jù)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(tài)(兩個粒子分隔到多么遙遠,也表現(xiàn)得像一個單一的單元)進行了開創(chuàng)性的實驗。
他們的結(jié)果為基于量子信息的新技術(shù)掃清了道路,最終開創(chuàng)這一領(lǐng)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(shù)正在興起,這一點越來越明顯。我們可以看到,獲獎?wù)邔m纏態(tài)的研究非常重要,甚至超越了量子力學(xué)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(xué)家,目前擔(dān)任湯森路透研究員、顧問。
約翰·克勞澤因量子力學(xué)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,并進行了一次實驗。當(dāng)他進行測量時,發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果顯然違反了貝爾不等式,從而支持了量子力學(xué)。
這意味著量子力學(xué)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(xué)家,目前任職法國巴黎薩克雷大學(xué)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(nèi)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(chǔ)。之后,阿蘭·阿斯佩開始在量子力學(xué)的研究,涉及到中性原子鐳射冷卻、玻色–愛因斯坦凝聚等領(lǐng)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?zāi)軌蛟诩m纏對離開光源后切換測量設(shè)置。
安東·塞林格
安東·塞林格為奧地利物理學(xué)家,現(xiàn)任職奧地利維也納大學(xué)教授、中國科學(xué)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(dǎo)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(chǔ)檢驗和量子信息領(lǐng)域的先驅(qū)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(tài)。除此之外,他的研究小組還演示了一種稱為量子隱形傳態(tài)的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象使得量子態(tài)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(xué)術(shù)交流與合作。自1983年起,他與中國科學(xué)院以及中國工程院等機構(gòu)長期保持著溝通和交流,并與多家單位建立密切合作關(guān)系。作為與“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)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(xué)會評選的2018年度國際物理學(xué)十大進展。
關(guān)于諾貝爾物理學(xué)獎
諾貝爾物理學(xué)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(xué)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?wù)攉@獎原因來看,其研究領(lǐng)域廣及射線、超導(dǎo)、光譜學(xué)、量子力學(xué)、電荷、核嬗變、磁流體、固體物理學(xué)、微波、激光、集成電路、宇宙膨脹、引力波等。
迄今為止,共有6位華人科學(xué)家獲得過諾貝爾物理學(xué)獎,他們分別是:
1957年,中國科學(xué)家楊振寧和美籍華裔科學(xué)家李政道,憑借“對所謂的宇稱不守恒定律的敏銳地研究,該定律導(dǎo)致了有關(guān)基本粒子的許多重大發(fā)現(xiàn)”獲得諾貝爾物理學(xué)獎;
1976年,美籍華裔物理學(xué)家丁肇中憑借“發(fā)現(xiàn)新的重基本粒子(J粒子)”獲得諾貝爾物理學(xué)獎;
1997年,美籍華裔物理學(xué)家朱棣文憑借“發(fā)展了用激光冷卻和捕獲原子的方法”獲得諾貝爾物理學(xué)獎;
1998年,美籍華裔物理學(xué)家崔琦憑借“發(fā)現(xiàn)了電子在強磁場中的分數(shù)量子化的霍爾效應(yīng)”獲得諾貝爾物理學(xué)獎;
2009年,英籍華裔物理學(xué)家高琨憑借“在光學(xué)通信領(lǐng)域光在纖維中傳輸方面的突破性成就”獲得諾貝爾物理學(xué)獎。
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