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“這個獎項對量子力學領(lǐng)域來說，

是令人興奮的。”

作者：陳佳莉

今年諾貝爾物理學獎“花落”量子力學。

當?shù)貢r間10月4日，瑞典皇家科學院宣布，將2022年諾貝爾物理學獎授予法國科學家阿蘭·阿斯佩、美國科學家約翰·克勞澤和奧地利科學家安東·蔡林格，以表彰他們在“糾纏光子實驗、驗證違反貝爾不等式和開創(chuàng)量子信息科學”方面所做出的貢獻。

左起依次為阿斯佩、克勞澤和蔡林格。

“接到獲獎電話我很驚訝，這是一個積極的信號。”獲獎?wù)卟塘指裨诘弥@獎消息1小時后，還是很激動。

“這個獎項對量子力學領(lǐng)域來說是令人興奮的。目前，許多關(guān)于現(xiàn)實和時空的問題仍未得到解答，我預(yù)計未來幾年會有一些有趣的發(fā)現(xiàn)。”他說。

量子力學是近年來頗為出圈的一個“熱詞”。今年的獲獎?wù)咛剿髁思m纏的量子態(tài)，他們的實驗為目前正在進行的量子技術(shù)革命奠定了基礎(chǔ)。

駁倒愛因斯坦

阿斯佩1947年6月出生在法國西南部阿基坦地區(qū)的阿根鎮(zhèn)。1969年，剛大學畢業(yè)的他前往非洲喀麥隆，在那里教了3年書?；貒?，他于1983年在法國奧賽大學拿到博士學位。

攻讀博士學位期間，阿斯佩完成了人生中重要的一項研究。

這里不得不提量子糾纏發(fā)展史上的一個插曲。

上世紀30年代，在量子力學誕生后，愛因斯坦等物理學家提出了質(zhì)疑。

愛因斯坦為了用量子糾纏來證明量子力學的不完備性，提出一個隱變量理論，該理論試圖建立定域性隱變量理論來替代量子力學理論。

然而，1964年，物理學家約翰·貝爾發(fā)表論文，對于愛因斯坦等人的理論提出質(zhì)疑，認為量子力學的預(yù)測明顯地不同于定域性隱變量理論。

簡而言之，假若測量兩個粒子分別沿著不同軸向的自旋，則量子力學得到的統(tǒng)計關(guān)聯(lián)性結(jié)果比定域性隱變量理論要強很多。這個被稱為“貝爾不等式”的提法，定性地給出兩種理論的差別，并表示做實驗就可以觀察出差別。因此，此后的物理學界做了很多檢試貝爾不等式的實驗。

1982年，阿斯佩的博士論文便是以這種檢試實驗為主題。

他得到的實驗結(jié)果符合量子力學的預(yù)測，更進一步證實了愛因斯坦的定域性隱變量理論不成立。

阿斯佩的這項開創(chuàng)性工作，不僅駁倒了愛因斯坦，也啟動了第二次量子科技革命。

阿斯佩。

目前，阿斯佩是巴黎著名的國家科學研究中心的研究主任。他曾獲得2010年沃爾夫物理獎、2012年的愛因斯坦獎?wù)碌葮s譽獎勵。 

2015年，阿斯佩還被選為英國皇家學會外籍會員。

“背叛”父親的學科

克勞澤是三位獲獎?wù)咧心昙o最大的一位，今年已經(jīng)80歲。

他1942年出生于美國加利福尼亞州帕薩迪納市，1964年，獲得了加州理工學院物理學學士學位，兩年后獲得物理學碩士學位，并最終在1969年獲得了哥倫比亞大學物理學博士學位。

克勞澤的父親曾任約翰霍普金斯大學航空系主任。小時候的克勞澤幾乎是在實驗室長大的，經(jīng)常被父親帶著觀察那些奇特的實驗裝置，讓他很早就對航空工程產(chǎn)生了濃厚興趣。

他的父親也是一位很好的老師，有任何小克勞澤不懂的問題，他都能很細致地講解清楚?？藙跐珊苄〉臅r候就喜歡擺弄電子器件，制作電子游戲，還得過一些科學獎項。

不過，克勞澤最終沒有走上父親的研究方向，而是從事了量子物理學的研究。后來他說，自己的專業(yè)選擇并不是一種“背叛”，“一旦掌握了最基本的原則，那以后做什么都是可以的”。

有趣的是，在上學時，克勞澤的量子力學課得了兩次C。他后來解釋，或許是小時候過早接受實驗“熏陶”，讓他更精通模型或者能視覺化的東西，而對于抽象的純數(shù)學不是很擅長。

克勞澤。

1972年，克勞澤先于阿斯佩加入量子力學的研究。當時，他與另一名物理學家史達特·弗利曼合作，對貝爾定理預(yù)測進行了第一次實驗測試。這是世界上第一次觀察到量子糾纏，也是第一次對貝爾不等式的實驗觀察。

不過，即使做了這個突破性實驗，也沒多少人關(guān)注，克勞澤畢業(yè)后的就業(yè)前景一度很糟糕。

上世紀60年代，美國的物理學家供求失衡，他做的貝爾定理研究很小眾，進一步導(dǎo)致他難以找到工作。他后來說，在那些年中，對量子力學基礎(chǔ)表現(xiàn)出興趣的物理學家，似乎都不受待見。 

甚至有人質(zhì)疑，他做的這個檢驗貝爾定理的工作算不算真正的物理。

如今，在實驗完成40年后，克勞澤拿到了諾貝爾物理學獎。

當選中科院院士

蔡林格是三人中很有“國際范”的一位。

他于1945年出生于奧地利，1971年在維也納大學獲得博士學位。目前，他擔任任奧地利科學院院長、維也納大學物理學名譽教授。

蔡林格被稱為量子信息新領(lǐng)域的先驅(qū)，并以實現(xiàn)光子量子隱形傳態(tài)而聞名。

英國物理研究所在授予蔡林格首屆艾薩克·牛頓獎?wù)聲r表示，他 “對量子物理學基礎(chǔ)概念和實驗方面做出了開創(chuàng)性的貢獻，這些業(yè)已成為快速發(fā)展的量子信息領(lǐng)域的基石”。

蔡林格

蔡林格曾說，大約從20世紀70年代開始，人們開始在實驗上深入探索量子世界，思考這個世界是否真的如此奇妙。

“當時并不是為了應(yīng)用而進行實驗，這個領(lǐng)域的研究猶如‘新生嬰兒’，又能做出什么驚天動地的事呢？所以，我們之中的一些人在20世紀70年代和80年代早期所做的工作并沒有引起注意，而后來我們卻從中收獲了驚喜。這是我生命中最大的驚喜之一，我確信這樣的事情還會再發(fā)生。” 他說。

值得一提的是，蔡林格積極推動中奧國際學術(shù)交流與合作。

據(jù)中國科學院官網(wǎng)介紹，自1983年起，蔡林格與中國科學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。

其中，利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，他的團隊合作參與了中科院主導(dǎo)的洲際量子通信實驗，在國際上首次實現(xiàn)北京-維也納兩地的量子保密通信，成果入選2018年度國際物理學十大進展。

中國科學院官網(wǎng)對院士蔡林格的介紹。

蔡林格教授盡其所能為中國學者參與國際交流與合作創(chuàng)造條件。

2015年他組織奧地利科學院舉辦了發(fā)展中國家科學院第26屆院士大會，中國派代表參會，促進了中國科研人員的國際交流與合作。

此外，他還受聘為中國科大、南京大學、西安交通大學的名譽教授，為中國合作培養(yǎng)了眾多優(yōu)秀中青年學術(shù)人才，幫助他們在相關(guān)領(lǐng)域做出了重要貢獻。

2019年，蔡林格當選中國科學院外籍院士。

值得一提的是，蔡林格是中國科學院院士潘建偉的導(dǎo)師。潘建偉被稱為中國“量子之父”，他帶領(lǐng)團隊所做的一系列工作，發(fā)展了蔡林格開創(chuàng)的多體量子糾纏研究方向。

潘建偉（左）和蔡林格。

總監(jiān)制： 呂    鴻

監(jiān)    制： 張建魁

主    編： 許陳靜

編    審： 蘇    睿

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