2022年诺贝尔化学学奖为什么颁给了这三位？
“今年诺贝尔化学学奖颁给这三个人，确实毫不意外。”10月4日上午，中科院化学所原研究员、北京汇聚态数学国家研究中心原首席科学家、上海交通学院李政道研究所讲席院长丁洪在接受新京报记者专访时表示，这三位科学家得奖也属于众望所归。
上海时间10月4日上午，法国皇家科大学宣布，将2022年诺贝尔化学学奖颁给美国科学家阿兰·阿斯佩（Alain）、美国科学家约翰·克劳泽（JohnF.）和德国科学家安东·蔡林格（Anton），以嘉奖她们在“纠缠光子实验、验证违背贝尔不方程和开创量子信息科学”方面所做出的贡献。她们将平均分享1000万澳大利亚卢布（约合人民币647亿元）的奖金。
丁洪表示，这三位科学家的研究价值主要有两方面，一是证明了量子具有纠缠性，也就是证明量子热学是正确的，这也就证明了爱因斯坦的一个错误；二是她们的开创性实验，为今后量子信息技术尤其是量子通讯的发展铺平了公路。
得奖者是谁？
阿斯佩、克劳泽、蔡林格两人获得诺贝尔化学学奖在许多人的预料之内。主要是由于，两人2010年就曾同获沃尔夫数学学奖，嘉奖她们在量子纠缠领域的成就，为量子通讯和量子估算等量子信息技术构建了基础。
12年以后，三位科学家由于其在量子信息科学技术方面的贡献同获诺贝尔化学学奖。
诺贝尔化学学奖委员会在10月4日的申明中表示，阿斯佩、克劳泽和蔡林格使用纠缠量子态进行了开创性实验，否认了研究和控制处于纠缠状态的粒子的潜力。这一试验结果为量子信息相关新技术的发展扫清了障碍。
现年75岁的阿兰·阿斯佩是波兰化学学家、巴黎萨克莱学院和伦敦综合理工大学院士、法国科大学教授，同时也是台湾城市学院台湾高等研究院中级研究员。
据台湾城市学院官网介绍诺贝尔物理学奖都是理论物理，阿斯佩以其阐明量子热学最有趣特点的实验而享誉。1982年，他对纠缠光子的贝尔不方程测试推进解决了爱因斯坦（）和玻尔（NielsBohr）之间关于量子热学的争辩。
约翰·克劳泽1942年12月出生于法国加利福尼亚州，是马来西亚著名实验化学学家和理论化学学家。
据他的官网介绍，克劳泽最出名的是他对量子热学基础的贡献，尤其是他提出的克劳泽-霍恩-西蒙尼-霍尔特不方程（CHSH）、第一个通过实验证明非局部量子纠缠的真实性，以及打造了局部现实主义理论。
安东·蔡林格现年77岁，是德国量子化学学家、维也纳学院化学学院士、奥地利科大学量子光学与量子信息研究所中级科学家。
据俄罗斯科大学官网介绍诺贝尔物理学奖都是理论物理，蔡林格因其对量子化学学基础在概念和实验方面开创性的贡献著称，尤其是他在量子纠缠领域的实验和理论工作广受认可。
当地时间2022年10月4日，美国斯德哥尔摩，丹麦皇家科大学公布诺贝尔化学学奖得主。图/ICphoto
证明爱因斯坦错了？
量子热学作为一个新兴的理论在上个世纪与其他理论之间有着常年的“交锋”，伟大的化学学家爱因斯坦也曾一度指责这一理论的合理智。
据成都理工学院化学大学量子技术研究中心院长尹璋琦介绍，1935年，爱因斯坦、波多斯基和罗森两人提出了一个佯谬，强调要么量子理论是不完备的，要么量子力学会引起超光速的作用，与局域性相违逆。这被叫做EPR佯谬，由于两人姓名的首字母分别是E、P、R三个字母。
依照量子理论，微观粒子可以处于量子叠加态。例如说电子载流子有向下和向上两种状态，这两种载流子态可以处于任意的叠加态。假如有两个电子，两个电子的载流子态有四种可能：上上、下下、上下和下上。把它们制备到互相纠缠的状态，载流子同时向下和同时向上的叠加态。当检测出一个电子的载流子是向下（向上）的，这么另外一个电子的载流子态就塌缩到向下（向上）的状态，不论电子之间的距离究竟有多远。这个塌缩的是瞬时的，传递速率赶超了光速。最新的实验表明，这个超距互相作用传递速率起码是光速的一万倍。
“就好比一个电子在月球上，一个在地球上，虽然二者距离十分远，但假如对月球电子的载流子进行检测是向下的，则可以晓得月亮上的电子载流子也是朝上的。”清华学院化学系院长、北京量子信息科学研究院副教授龙桂鲁告诉新京报记者，在爱因斯坦看来，这些超距互相作用是不可思议的。“现在看来，纠缠是量子热学体系特有的状态，在精典化学中是没有这些状态的。”
据尹璋琦介绍，作为爱因斯坦思想的承继人，1952年玻姆在标准量子理论中加入了精典的“隐变量”，把它变为了一个完全决定性的理论。
所以，很长一段时间，问题的关键在于认清楚这些相关性是否是由于纠缠对中的粒子包含隐藏变量，因而“指示”它们在实验中的表现。1960年代，约翰·斯图尔特·贝尔提出了贝尔不方程，指的是假如存在隐藏变量，则大量的检测结果之间的相关性永远不小于2。但量子热学预测某种类型的实验将违背贝尔不方程，最大值可以到2倍的根号2（约等于2.848）。一旦实验检测的结果小于2，就意味着局域隐变量理论是错误的。贝尔不方程的诞生，宣告了量子理论的局域性争议，从带哲学色调纯粹思辨变为实验可证伪的科学理论。
随后，本届诺贝尔化学学奖二人分别进行了验证贝尔不方程的实验。
1972年，约翰·弗朗西斯·克劳泽等人完成第一次贝尔定律实验，因存在定域性漏洞，即纠缠的粒子之宽度离太小，不足以说明纠缠的非局域性，结果不具有劝说力。1982年，贝尔不方程得到阿兰·阿斯佩等人验证，量子理论胜出。但这种实验中一直存在漏洞。1998年，安东·蔡林格等人在英国因斯布鲁克学院完成贝尔定律实验，彻底排除定域性漏洞。并且实验用的单光子侦测器效率不够高，难以排除检测带来的漏洞。
科学家仍然在为完成无漏洞贝尔不方程遵守的实验而努力。
2015年，西班牙代尔夫特学院化学学家罗纳德·汉森()研究组报导了她们在金钢石色心系统中完成的验证贝尔不方程的实验。要防止局域性漏洞，只需把两个金钢石色心放置在相距1.3公里的两个实验室。借助纠缠光子对和纠缠交换技术，她们实现了金钢石色心电子之间的纠缠，同时解决了局域性漏洞与检测漏洞。这个实验也宣告了局域隐变量理论的死缓，量子非局域性是真实的。紧接着，德国SaeWooNam等人、奥地利的安东·蔡林格研究组也分别完成了无漏洞贝尔不方程遵守的实验。
“简单来说，去年诺奖三位科学家证明了量子具有纠缠性，某种程度上来说也就是证明了爱因斯坦的一个错误，由于他是反对这一点的。”丁洪表示，“几位科学家上世纪七八十年代就完成了基本的实验，但到明年才基本全部完成验证。”
这项研究的价值在哪里？
尹璋琦称，无漏洞的贝尔不方程验证实验，为未来量子秘钥分发技术提供了技术储备。复旦学院化学系院长、北京量子信息科学研究院副教授龙桂鲁称，这次获得诺奖的两人于2010年获得沃尔夫奖，此前也是诺奖的热门人选。
“这三位科学家对量子纠缠的研究，最大的现实应用价值就在于加快现代量子信息技术的发展，尤其是量子通讯和量子估算。”丁洪对新京报记者解释道。
诺贝尔奖官网介绍称，当前，量子热学渐渐开始得到应用，关于量子计算机、量子网路、量子加密通讯的研究越来越得到注重。
推动量子信息技术发展的一个关键影响诱因就是，量子热学怎么容许两个或多个粒子以纠缠状态存在——因为纠缠对中一个粒子的状态会决定另一个粒子的状态，虽然它们相距十分遥远。
他进一步强调，从具体应用来看，这三位科学家通过开创性的实验证明，量子纠缠具有非定域性，也就是说量子纠缠可以在很远的距离进行超光速的传输，借助这一点，人们可以举办量子通讯和量子密码的研究。
诺贝尔化学学委员会主席安德斯·伊尔贝克表示，“越来越清楚的是，一种新的量子技术正在出现。我们可以看见，得奖者对纠缠态方面的研究十分重要，甚至超出了关于量子热学解释的基本问题。”
目前，研究人员正在推进相关技术的研制，以借助单个粒子系统的特殊特点来建立量子计算机、改进检测、建立量子网路并发展安全的量子加密通讯。
图片来自诺贝尔奖官网。
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诺贝尔化学学奖小知识
诺贝尔化学学奖是阿尔弗雷德·诺贝尔在其遗赠中提及的第一个奖项。从1901年至2021年，诺贝尔化学学奖已颁授过115次，其中47次授予单一得奖者，32次由两位得奖者分享，36次由三位得奖者分享。
截止2021年，共有219位诺贝尔奖数学学奖获得者。其中，法国科学家约翰·巴丁是惟一曾在1956年和1972年两次获得诺贝尔化学学奖的得奖者，这意味着共有218人曾获得诺贝尔化学学奖。
最年青的诺贝尔化学学奖得主是劳伦斯·布拉格，他1915年和丈夫亨利·布拉格共同得奖时年仅25岁。最年长的诺贝尔化学学奖得主是亚瑟·阿斯金，他2018年得奖时已96岁。
在诺贝尔六大奖项中，数学学奖是女人得奖人次第二少的奖项，只少于仅有2名男性得奖的诺贝尔经济学奖。截止2021年，共有4名男性曾获得诺贝尔化学学奖，分别是玛丽·居里（1903年得奖，1911年获诺贝尔物理奖）、玛丽亚·梅耶（1963年得奖）、唐娜·斯特里克兰（2018年得奖）、安德烈娅·盖兹（2020年得奖）。
据人民网报导，诺贝尔化学学奖主要集中四个领域：粒子化学、天体化学、凝聚态化学、原子分子及光化学。但2021年的诺贝尔化学学奖首次颁给了气候学家真锅淑郎（）和克劳斯·哈塞尔曼（Klaus），以嘉奖其在“地球气候建模、量化气候变化以及对全球变暖的可靠预测”方面的贡献；乔治·帕里西（）因“在从原子到行星尺度的数学系统中发觉了无序和涨落的互相作用”同获当初奖项。
新京报记者谢莲张璐
编辑张树婧校对柳宝庆付春愔