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2022诺贝尔物理奖/美欧三杰分享诺贝尔物理奖

2022-10-05 04:24:47大公报
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  图:克劳泽4日得知自己获奖后面露笑容。\美联社

  【大公报讯】综合《纽约时报》、法新社及新华社报道:瑞典皇家科学院4日宣布将2022年诺贝尔物理学奖授予法国科学家阿兰.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,以表彰他们在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所做出的贡献。当天在解读获奖成果时,评委汉森展示了一张含有中国量子卫星的图片,并表示中国在量子卫星和量子通信研究方面走在世界前列。

  量子力学从上世纪初诞生以来,催生了晶体管、激光等重大发明,这被科学界称为第一次量子革命。近来,以量子计算和量子通信为代表的第二次量子革命又在兴起。瑞典皇家科学院在诺奖公报中说,今年三位获奖者在量子纠缠实验方面的贡献,“为当前量子技术领域正发生的革命奠定了基础”。

  证明“爱因斯坦错了”

  量子力学主要研究微观事物,与相对论一同被认为是现代物理学的两大基本支柱。量子纠缠则是量子力学中的一个概念,指通过某种方式制备出来的两个或多个粒子之间有一种“超距作用”,无论相距多远都会互相关联。量子力学认为,在有人进行观测之前,处于纠缠态的粒子并无固定形态,但一旦其中一个粒子被观测到,与之关联的其他粒子会自动呈现出对应特征。

  量子力学创始人之一、著名科学家爱因斯坦不相信存在“鬼魅般的超距作用”,认为量子力学对客观世界的描述不完备,或许粒子带有某种隐藏变量。另一个创始人波尔则认为这种奇异现象是存在的。1964年,北爱尔兰物理学家贝尔提出著名的“贝尔不等式”,指出若存在隐藏变量,则大量实验结果得出的相关性数据不会超过某个数值;若量子力学是正确的,那么就将有实验证明这个不等式不成立。

  克劳泽率先进行实验,测量被发射到不同方向的一对纠缠态粒子的极化情况。他于1972年发表的实验结果表明贝尔不等式可以被违反。克劳泽回忆说,自己最初其实支持爱因斯坦的观点,但“遗憾的是,我错了,爱因斯坦错了,波尔才是对的”。阿斯佩则进一步填补了克劳泽实验中的重要漏洞。

  蔡林格后来对贝尔不等式进行了更多的实验验证。其中一项实验使用了来自遥远星系的信号来控制滤波器,确保信号不会相互影响,进一步证实了量子力学的正确性。蔡林格和同事还利用量子纠缠展示了一种称为量子隐形传态的现象,即将量子态从一个粒子转移到另一个粒子。其团队还在量子通信等方面有诸多研究进展。

  中国量子通信研究先进

  其中一项重要成果就是,2017年中国与奥地利科学家借助中国的“墨子号”量子卫星,成功实施世界首次量子保密的洲际视频通话。这也是为什么诺贝尔物理学奖评委托尔斯.汉斯.汉森在现场解读获奖成果时,展示了一张含有中国量子卫星的图片,其上显示了中国和欧洲之间的洲际量子通信实验。汉森还表示,中国在量子卫星和量子通信研究方面走在世界前列,“中国量子通信卫星图彰显了物理学的国际合作,也体现了中国在这一研究领域的贡献”。

  吁科学界保持国际合作

  在得知自己获奖后,阿斯佩表示,在当今世界各地民族主义抬头的背景下,来自3个不同国家的科学家共享诺奖,传递出非常重要的信号。他敦促科学界反对民族主义,保持国际合作。蔡林格表示,这一奖项是对年轻人的鼓励,“如果没有过去多年来与我一同工作的100多位年轻人,就不会有今天的这个奖项”。

  2016年,中国发射了全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”。今年5月,潘建伟院士及其同事利用“墨子号”,实现了地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输。

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