阿兰·阿斯佩克特 (Alain Aspect)、约翰·克劳瑟 (John Clauser) 和安东·蔡林格 (Anton Zeilinger) 荣获 2022 年诺贝尔物理学奖。三人组获奖“是因为他们用纠缠光子进行的实验，证明了贝尔不等式的违反并开创了量子信息科学”。
该奖项将于 10 月在斯德哥尔摩颁发，价值 900,000 万瑞典克朗（XNUMX 万美元）。奖金将由获胜者平分。
三位获奖者独立完成了关键实验，确立了纠缠的量子特性。这是一种奇怪的效应，两个或多个粒子显示出比经典物理学中可能存在的更强的相关性。纠缠在量子计算机中发挥着重要作用，原则上量子计算机在某些任务上可以超越传统计算机。
贝尔不等式
所有三个实验都测量了贝尔不等式的违反情况，这限制了在经典系统中可以观察到的相关性。这种违背是量子理论的一个重要预测。
1972 年，克劳瑟在加州大学伯克利分校完成了第一个实验，他测量了原子跃迁中产生的光子对的偏振之间的相关性。他证明贝尔不等式被违反——这意味着光子对是纠缠的。
然而，这个实验存在一些缺陷或“漏洞”，使其没有定论。例如，检测到的光子可能不是源发出的所有光子的公平样本，这就是检测漏洞。实验的某些被认为是独立的方面也有可能以某种方式存在因果关系——这就是局部性漏洞。
十年后，即 1982 年，法国奥赛巴黎南大学的 Aspect 和同事通过使用双通道检测方案改进了 Clauser 的实验。这避免了对检测到的光子做出假设。他们还在测量过程中改变了偏振滤光片的方向。他们再次发现贝尔不等式被违反。
第三个漏洞
1998 年，奥地利因斯布鲁克大学的 Zeilinger 及其同事堵住了局部性漏洞。他们使用两个完全独立的量子随机数发生器来设置光子测量的方向。因此，测量每个光子偏振的方向是在最后一刻决定的，这样在记录该光子之前，任何传播速度慢于光速的信号都无法将信息传输到另一侧。
这三个实验不仅证实了量子力学的基本预测，还为现代量子技术的发展奠定了基础。
蔡林格在宣布该奖项的新闻发布会上表示，他对接到诺贝尔委员会的电话感到“非常惊讶”。 “这个奖项是对年轻人的鼓励，如果没有多年来与我一起工作的 100 多名年轻人，这个奖项是不可能实现的。仅靠我一个人是无法实现这一目标的。”
蔡林格还表示，他希望该奖项能够鼓励年轻的研究人员。
“我对年轻人的建议是做你觉得有趣的事情，不要太关心可能的应用。另一方面，这种认识对于未来可能的应用的开发非常重要。我很好奇未来 10-20 年我们会看到什么。”
影响深远
希拉·罗文，物理研究所所长，该研究所出版 物理世界，祝贺三人获得“当之无愧”的认可。她补充道：“这是一个具有持续、深远影响的物理学领域，从根本上帮助我们理解周围的世界，并正在探索将其用于当今传感和通信的高度新颖的技术。”
量子物理学家 Artur Ekert 来自牛津大学的教授表示，虽然他“很高兴”看到该领域和三人获得今年的诺贝尔奖，但他补充说，提出不等式的约翰·贝尔错过了这一机会是“遗憾”的1990年去世，诺贝尔奖不追授。
埃克特补充说，量子密码学的出现为将贝尔不等式实验推向极限提供了额外的动力。 “从科学基础的角度来看，我认为贝尔不等式实验是必须要做的——它们驳斥了某种世界观，因此它们很重要，”埃克特补充道。 “修复此类实验中的所有漏洞是另一回事。这对于量子密码学的角度来说可能更重要，就像我们想利用贝尔不等式来检测窃听行为一样，我们必须堵住漏洞。”
事实上，那些试图将 Aspect、Clauser 和 Zeilinger 的工作用于实际应用的人也表示祝贺。这家量子技术公司的首席执行官伊利亚斯·汗 (Ilyas Khan) 和总裁托尼·乌特利 (Tony Uttley) 在一份联合声明中表示 量子，指出他们对这一消息感到兴奋”。
“从很多方面来看，对量子信息系统力量的认识都是及时的，但最重要的是，这是对实验进步支撑我们正在进行的量子技术革命这一事实的精彩认可。”
科学生活
阿斯佩克特于 15 年 1947 月 1969 日出生于法国阿让。他于 1983 年通过了物理学“agrégation”（法国国家考试），两年后获得奥赛大学硕士学位。随后，他开始在奥赛攻读博士学位，致力于贝尔不等式的实验测试，并于 XNUMX 年完成。
埃斯佩克特在攻读博士学位期间曾在卡尚高等师范学院担任讲师，之后于 1985 年在巴黎的法兰西学院工作。 1992 年，他转到巴黎萨克雷大学 Charles Fabry de l’Institut d’Optique 实验室。
克劳瑟于 1 年 1942 月 1964 日出生于加利福尼亚州帕萨迪纳。他于 1969 年在加州理工学院获得物理学学士学位，两年后获得物理学硕士学位。 XNUMX年获得哥伦比亚大学物理学博士学位。
1969年至1975年，克劳瑟在劳伦斯伯克利国家实验室担任研究员，1975年至1986年在劳伦斯利弗莫尔国家实验室工作。在美国科学应用国际公司担任高级科学家一段时间后，他于 1990 年转到加州大学伯克利分校，直到 1997 年，在那里他专注于他的研究和咨询公司 J F Clauser & Associates。
安东·蔡林格：量子先驱
蔡林格于 20 年 1945 月 1963 日出生于奥地利因克瑞斯地区里德。1971 年，他开始在维也纳大学学习物理和数学，并于 1983 年完成了原子物理学博士学位。随后，他在维也纳原子研究所工作至 XNUMX 年，之后前往维也纳科技大学。
1990 年，Zeilinger 转到因斯布鲁克大学，1999 年在维也纳大学工作，并于 2004 年至 2013 年担任维也纳量子光学和量子信息研究所所长。2013 年，他担任奥地利科学院院长科学博士，他一直担任该职位直到今年。
