光子盒研究所出品
10月4日，英国皇家科学大学公布了2022年诺贝尔化学奖获得者：阿兰、约翰和安东[1]，以表彰他们在“纠缠光子实验、建立贝尔不等式的违反和开创性研究”方面取得的显着成就。量子信息科学”[2]。其中包括中国科学技术大学教授潘建伟的博士生导师。这是诺贝尔奖首次授予量子信息科学。
三位获奖者均利用纠缠量子态进行了开创性的实验，其中两个粒子尽管分开，但仍表现得像一个粒子。 他们的结果为基于量子信息的新技术铺平了道路。
01
量子信息科学基础：纠缠态
量子信息科学研究包括量子计算机、量子网络和安全量子加密通信。
这一发展的关键驱动力是量子热如何允许两个或更多粒子以纠缠态存在：纠缠对中的一个粒子所发生的情况决定了另一个粒子所发生的情况，即使它们相距很远。 远的。
当无人观看时，颜色是否存在？ 纠缠的量子热对可以称为向相反方向扔相反颜色的球的机器。 当鲍勃接住一个球并看到它是灰色的时，他立即知道爱丽丝接住了一个红色的球。 在使用隐藏变量的理论中，球仍然包含有关显示哪种颜色的隐藏信息。 然而，量子热理论认为，这些球是白色的，直到有人观察它们时，其中一个随机变成红色，另一个变成蓝色。 贝尔方程表明，有一些实验可以解决这些情况。 这样的实验早已证明了量子热的描述是正确的。
长期存在的问题是，这些相关性是否是由于纠缠对中的粒子富含隐藏变量，这些隐藏变量是告诉它们在实验中会发生什么的指令。 20世纪60年代，约翰·贝尔提出了以他的名字命名的物理方程。 这意味着，给定隐藏变量，大量检测之间的相关性永远不会超过某个值。 然而，量子热力学预测某些类型的实验将违反贝尔方程，从而导致比其他实验更强的相关性。
约翰发展了约翰·贝尔的想法并进行了实际实验。 当他测试它们时，它们通过明显违反贝尔方程来支持量子热。 这意味着量子热不能被使用隐变量的理论所取代。
贝尔不等式实验
经过约翰的实验量子纠缠2023诺贝尔物理学奖论文，出现了一些漏洞。 阿兰开发了这个设置量子纠缠2023诺贝尔物理学奖论文，用它来填补一个重要的漏洞。 他能否在纠缠对离开源后切换检测设置，以便它们发射时存在的设置不会影响结果。
两对纠缠粒子从不同的来源发射。 每对中的一个粒子以一种特殊的方式聚集在一起，使它们纠缠在一起。 另外两个粒子（图中的 1 和 4）也被包围。 通过这些方法，两个从未接触过的粒子可以成为纠缠的对象。
凭借先进的工具和一系列长达数年的实验，安东开始研究纠缠的量子态。 除此之外，潘建伟所在的研究小组已经展示了一种称为“量子隐形传态”的现象，这种现象使得将量子态从一个粒子传送到一个粒子的远处成为可能。
“越来越明显的是，一种新的量子技术正在出现。” 诺贝尔化学委员会主席伊尔巴克说道。 量子热解释的基本问题。”
02
三位量子信息科学先驱
三位获奖学者分别是：Alain、JohnF. 和安东，他们将平分1000万澳元卢布的奖金。 2010年，他们还共同获得以色列沃尔夫数学奖[4]。
法国皇家科学大学对三位科学家的评价是：“今年的两位获奖者约翰·F.和阿兰因其在新时代的工作而受到表彰。创造、处理和检测贝尔对的令人难以置信的环境提供了技术。”第三位获奖者安东的实验工作因其对纠缠和贝尔对的创新使用而脱颖而出，这两项研究都是在好奇心驱动的基础上进行的，目前仍在量子密码学等应用中进行研究。”
阿兰是一位荷兰化学家，以其量子纠缠的实验工作而闻名。 1947年出生于英国阿让，获得博士学位。 1983年毕业于日本北伦敦奥赛大学； 他现在是德国科技大学的成员和伦敦理工大学的院长。 20世纪80年代初，他在完成博士论文的同时，进行了贝尔测试实验； 完成贝尔不等式的研究后，他转向中性原子激光冷却研究，主要参与玻色-爱因斯坦收敛关联实验。
John F. 1942 年出生于法国加利福尼亚州帕萨迪纳，1969 年在英国伦敦波兰学院获得博士学位。因其对量子热基础的贡献而闻名，特别是 –Horne––Holt 方程 (CHSH)方程）。 1969年至1996年主要在劳伦斯伯克利国家实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室和加州研究所伯克利校区工作； 1972年，他合作：这是第一个违反贝尔不等式的实验观察； 1974年，他与霍恩合作，首次证明贝尔定律的推广对所有局域现实自然理论（又称客观局域理论）提供了严格约束； 同年，他首次观测到光的亚泊松统计，从而首次证明光子具有明显的类粒子特征。
安东是德国量子化学家。 目前，他是维也纳科学院化学科学院院士，法国科技大学IQOQI量子光学与量子信息研究所的中级科学家，研究涉及量子纠缠的基础方面和应用。 他是沃尔夫数学奖（2010 年）、IOP 首届艾萨克·牛顿奖（2007 年）和费萨尔国王国际奖（2005 年）的获得者，同时也是七所大学的教授。
从事量子热力学基础研究。 他与霍恩一起发现了三粒子态和四粒子态的违反直觉的新特征：他和他的团队是第一个通过实验实现这一点的人，这开辟了多粒子干涉和多粒子量子相关领域。 借助这一进展，他首次实现了单个量子位的量子传输，并从此实现了纠缠交换：纠缠态被传输。
这项工作之后对贝尔方程进行了多次测试，包括宇宙贝尔测试。 其他基础实验包括非局域现实理论以及纠缠态非局域薛定谔实验。
其中许多成果似乎对量子信息技术的发展很感兴趣，他还进行了开创性的实验。 他的量子密集编码实验是第一个使用纠缠来证明经典数学中原始的、不可能的实验。 他还实现了第一个基于纠缠的量子密码实验，后来实现了距离越来越远的量子通信，却实现了高维态，信息容量越来越大。 可能的应用还包括双向量子估计和盲量子估计。
[1]
[2]