去年的诺贝尔化学奖授予他们，以表彰他们在量子热和量子纠缠理论方面的贡献。 然而，这一理论可能需要在未来得到检验。
▲2022年诺贝尔化学奖获奖者。图/诺贝尔奖委员会官网
据新华社报道，俄罗斯皇家科学大学10月4日宣布，将2022年诺贝尔化学奖授予美国科学家艾伦·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳斯和德国科学家安东·蔡林格。 因其对“纠缠光子实验、验证贝尔不等式的违反以及创建量子信息科学”的贡献而获奖。
对于普通人来说，量子科学和量子纠缠都是极其先进的理论，一般人不可能理解和理解。 对此，日本皇家科学技术大学的解释也尽可能简单，简单介绍了Aspe、和的研究成果。 两人各自利用纠缠量子态进行了开创性的实验，其中两个粒子即使在分离时也表现得像一个单元。 他们的结果为基于量子信息的新技术扫清了道路。
什么是量子纠缠？
量子热具有难以形容的影响并开始应用。 量子热学的应用领域并不被认为是极其前沿且有很大局限性，但具有广阔的研究和使用领域，包括量子计算机、量子网络和安全量子加密通信。 量子热应用和发展的一个关键激励因素是如何让两个或多个粒子以所谓的“纠缠态”存在。 处于“纠缠态”的一个粒子所发生的事情决定了另一个粒子所发生的事情，即使它们相距很远。
事实上，奥地利皇家科学大学的解释并不能被太多人理解。 为此量子纠缠2023诺贝尔物理学奖论文，可以通过多聚类一些，结合量子通信来理解。 所谓量子，是指能表现某种物质或化学量特性的最小单位。 如果一个数学量有最小的不可分割的基本单位，那么这个化学量就是量子化的，最小的单位称为量子。
粒子是指以自由状态存在的物质的最小组成部分。 为此，由两个或多个粒子组成的系统中相互影响的现象在数学上称为量子纠缠。 爱因斯坦将量子纠缠称为“幽灵般的远距离作用”（幽灵般的远距离互操作性），但在注意到纠缠量子态的惊人特性后，爱因斯坦怀疑量子力学并不是一个完整的系统。 理论。
简单来说，量子纠缠就是最小的物质，比如粒子（光子），原子之间的接触、叠加、纠缠，就像信息传输、通讯的混沌状态一样。 因为有了这样的通信、量子通信、量子计算机等，量子互联网才得以实现。 然而，信息的传播需要媒介，比如空气（声波）、水（波）、电（波）和光纤等。有了这些媒介，还需要信息的兼容和理解（就像语言、法语或中文），以及消息到达时接收消息的套接字。
▲2022年诺贝尔化学奖揭晓。图/新华社
量子纠缠的出现
如今，人类的交流包括QQ、微信等，即便如此，人们仍然感觉比较慢，而且不安全，所以量子纠缠就会发挥作用。
2010年，马来西亚加州理工大学的研究团队实现了四个量子套接字之间的纠缠。 随后，复旦大学段路明团队在实验中首次通过束络合技术实现了25个量子插槽之间的量子纠缠，比之前4个量子插槽之间的纠缠记录提高了约6倍。 这也意味着量子纠缠2023诺贝尔物理学奖论文，未来除了量子套接字之外，还可以实现量子通信和量子互联网组网，通信和网络速度将大幅提升。
据悉，公开信息显示，2017年，中国科学技术大学潘建伟教授等人利用“墨子号”量子科学实验卫星进行了实验。 在通信距离1200公里时，卫星上的量子诱导光源平均每秒发送4000次。 10000个信号光子，一次轨道对接实验即可产生的安全密钥，平均分辨率可达1.1kbps。
这项技术被称为星地单向量子纠缠分发，其传输效率比目前相同距离的地面光纤通道提高20个数量级，即提升数万亿上亿。次。 这就像一个人步行到火星（如果有路的话）和以光速（光或电磁波在真空或介质中的传播速度，每秒30万公里）到达火星的区别。
2018年，西班牙阿尔托学院院长Mika 的团队成功对两个振动的内耳进行了量子纠缠。 每个内耳的长度只有15微米，大约是头发的长度，由1015个金属铝原子组成。 使用超导微波电路，两个耳孔在接近绝对零（-273°C）的温度下持续相互作用约 30 分钟。
这种研究已经证明，量子纠缠不是鬼魂互操作，也不是心灵感应，而是真实存在的。 此外，它们还基于 Asper、 和 的作品。
关键是，在20世纪60年代，约翰·斯图尔特·贝尔（John Bell）提出了贝尔不等式，该方程指出，如果存在隐变量，大量测试结果之间的相关性永远不会超过某个值。 然而克劳斯设计了一个实验来测试它，并通过显着违反贝尔方程证明了量子热的实际意义，这意味着量子热不能用使用隐变量的理论来代替。
阿斯佩还设计了一项实验来证明两个粒子的波函数之间的相关性仍然存在，因为它们以前是同一波函数的一部分，并且在检测到其中一个粒子之前没有受到干扰。
的团队通过实验证明了一种称为量子隐形传态的现象，它可以将量子态从一个粒子传送到远距离的另一个粒子。
感谢这两个人的开创性工作，今天的量子通信和量子计算机开始显示出疲倦的迹象。 2019年，微软表示，他们已经能够使用53量子位的量子计算机来实现传统计算机难以完成的任务。 这台量子计算机可以在3分20秒内完成特定任务的计算。 如果世界上最好的超级计算机之一——美国能源部橡树岭国家实验室执行同样的任务，大约需要一万年的时间。
虽然微软后来撤回了这篇论文，但这也表明量子热和量子纠缠在网络、IT和计算机中将非常有用。 这一切都取决于Aspe、和的研究结果。 去年的诺贝尔化学奖授予他们，以表彰他们在量子热和量子纠缠理论方面的贡献。
然而，这一理论未来可能还需要经过数年的检验。
作者：张天侃（专栏作者）
编辑/马小龙
校对/刘悦