杨净Pine发自凹非寺
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2022年诺贝尔化学学奖出炉!
去年的数学学奖颁向量子纠缠的三位科学家,她们分别是阿兰·阿斯佩Alain,约翰·克劳泽JohnF.以及安东·塞林格Anton,以嘉奖她们用纠缠光子进行实验,证明了贝尔不方程不创立,并借此开创量子信息科学。
换言之,她们成功证明了爱因斯坦是错的。
她们两人将共享1000万澳大利亚卢布的奖金。值得一提的是,其中塞林格还是潘建伟教授的博士导师。
证明了爱因斯坦是错的
官方评价中提及,她们的实验为当下量子技术革命奠定了基础潘建伟 量子通讯,真正促使量子力学从理论迈向了应用。
这其中最关键的贡献就是用量子纠缠实验,证明了贝尔不方程不创立。
量子纠缠,就是在两个分隔的粒子或则多个粒子,在彼此互相作用时,因为各个粒子所拥有的特点已综合成为整体性质,难以单独描述各个粒子的性质。
△图源:©Johan/德国皇家科大学
最早在1935年,就有人发觉了这一现象,其中就包括爱因斯坦。薛定谔也发表了几篇相关论文,还定下了量子纠缠这一术语。
但这些行为被爱因斯坦谴责为遵守定域实在论,并抨击量子纠缠为“鬼魅般的超距作用”(ata)还曾说:“我相信上帝不掷色子。他表示,量子热学的标准叙述不具完备性。
上世纪60年代,贝尔提出论文表明,对于爱因斯坦的定域实在论本身存在矛盾,相反量子热学得到的关联结果要强好多。与此同时,还提出了贝尔不方程,将这些差异定性。
在精典热学中,这个不方程创立,而在量子热学中这个方程就不创立。它可以应用于任何由两个互相纠缠的粒子所组成的量子系统。最常见的范例是纠缠于载流子或偏振光的粒子系统。
从那以后,化学学家们做了好多检试贝尔不方程的实验。这其中,约翰克劳泽与他的朋友在1972年率先完成了这一实验,他通过将激光照射在特殊晶体上来创建纠缠的光子对,并使用随机数在检测设置之间切换。
△图源:©Johan/德国皇家科大学
不过这个实验仍存在一定的局限性,例如在形成和捕获粒子方面效率低下,检测也是预设的。其他研究者也指责实验结果是否存在一定的漏洞。
但六年以后,也就是1982年,当时在读博士的阿兰阿斯佩成功填补了这一局限性,博士论文就是以这一实验为题目,他测量到了更多的光子以及检测结果也挺好,最终得到的实验结果符合量子热学的预测。
换言之明晰证明,量子热学是正确的,并没有像爱因斯坦所说有隐藏的变量。
假如说,前两位科学家是证明了量子热学的理论性,这么安东·塞林格则是真正将量子热学从理论推向应用,发觉纠缠的量子态具有储存、传输和处理信息的潜力。
1997年塞林格及其朋友首次发觉,假如纠缠对中的粒子以相反的方向行进而且其中一个粒子以这样的形式碰见第三个粒子,它们都会发生纠缠,才会发生有趣的事情,即步入到一个新的共享状态,第三个粒子会丧失它的身分。
这些将未知量子态从一个粒子转移到另一个粒子的形式称为量子隐型传态。
还有一位是潘建伟教授导师
虽然这三位大鳄在获得诺贝尔化学学奖之前,就曾一起获得过沃尔夫数学学奖(2010年)——被觉得是诺贝尔化学学奖之外,数学学界最重要的奖项之一。
还是依照惯例,盘点一下这三位大鳄的过往成绩。
Alain是日本化学学家,因研究“量子纠缠”而享誉。
不仅研究贝尔不方程之外,还研究中性原子的激光冷却,主要参与玻色-爱因斯坦汇聚相关实验。
目前是美国科大学和技术大学的成员,也是伦敦综合理工大学的院长。
继2010年获得沃尔夫数学学奖以后,2013年获得尼尔斯·玻尔国际银奖和联合国教科文组织尼尔·玻尔奖,同年还被还被授予量子信息处理和通讯的巴尔赞奖。
值得一提的是,在的过往研究履历中,有着众多的第一:
第一个在实验证明中排除检测站之间的亚光速通讯,证明量子热学使可分离隐变量理论无效;
第一个通过实验证明单光子的波粒二象性;
第一个比较了相同条件下费米子和玻骰子的汉伯里布朗-特维斯相关性;
第一个证明了超冷原子系统中的安德森局域化。
约翰·克劳瑟(John)是德国理论和实验化学学家,1964年,他获得了加洲理工大学的化学学学士学位,1969年获得斯洛伐克学院化学学博士学位。
1969年至1996年,他主要在劳伦斯伯克利国家实验室、劳伦斯利福摩尔国家实验室和加洲学院伯克利校区工作。
克劳瑟最广为人知的事项就是对量子热学基础的贡献,他的CHSH预测和弗里德曼-克劳泽实验被觉得量子热学中十分重要的部份,目前早已成为标准数学课程(专科)的一部份。
在外界看来,他的理论之于量子热学,就相当于迈克尔逊-莫雷实验之于狭义相对论。
安东·塞林格(Anton)是德国量子论化学学家。目前是维也纳学院化学学院士,曾任教于因斯布鲁克学院,再者,他还是英国科大学量子光学与量子信息研究所维也纳分所主席。
值得一提的是,塞林格还是中国科大学外籍教授,同时也是潘建伟教授的博士导师。
塞林格院士积极推进中奥国际学术交流与合作。自1983年起,他与中国科大学以及中国工程院等机构常年保持着沟通和交流,并与多家单位构建密切合作关系。
其中,借助“墨子号”量子科学实验卫星,他的团队合作参与了中科院主导的洲际量子通讯实验,成果荣获法国数学学会评出的2018年度国际数学学十大进展。
据悉,塞林格对人才教育上还颇具兴趣。在2009年,他成立了国际大学潘建伟 量子通讯,旨在于支持科学和技术方面的天才中学生。
(插句正题)塞林格还是道格拉斯·亚当斯(Adams)的《银河系漫游手册》的粉丝,他甚至把自己的帆船命名为42号。
参考链接:
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