以量子计算和量子通信为代表的第二次量子革命、被爱因斯坦批判的量子纠缠、中国发射的第一颗量子卫星……这些都与刚刚公布的2022年诺贝尔化学奖热点话题有关。
英国皇家科学大学4日宣布，2022年诺贝尔化学奖将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，以表彰他们在“纠缠光子实验”方面的工作。 , 验证贝尔方程的违反并创建量子信息科学”。
自上世纪初量子热诞生以来，催生了晶体管、激光器等重大发明。 这被科学界称为第一次量子革命。 近期，以量子计算和量子通信为代表的第二次量子革命再次盛行。 英国皇家科学大学在诺贝尔奖公报中表示，三位获奖者去年在量子纠缠实验中的贡献“为当前量子技术领域的革命奠定了基础”。
量子纠缠一直是量子热力学中最具争议的问题之一。 量子纠缠是一种奇怪的量子热现象。 无论处于纠缠状态的两个量子相距多远，都存在相关性。 当一个量子态发生变化时，另一个量子态也会瞬间发生相应的变化。
长期以来，以爱因斯坦为代表的一些化学家对量子纠缠持怀疑态度。 爱因斯坦称之为“远距离幽灵般的行动”。 他们认为，量子理论是“不完备的”，纠缠粒子之间存在某种人类未曾观察到的相互作用或信息传递，即“隐变量”。
1960年代，化学家约翰·贝尔提出了可用于验证量子热的“贝尔不等式”。 如果贝尔方程仍然成立，那么量子热可能会被其他理论所取代。
为了验证贝尔方程，日本科学家约翰·克劳斯设计了相关实验，利用特殊光线照射钙原子诺贝尔物理学奖2023量子纠缠，从而发射出纠缠光子，然后利用滤光片检测光子的偏振态。 经过一系列的试验，克劳斯得以证明实验结果违背了贝尔不等式，符合量子热的预言。
但该实验有局限性，原因是实验装置在形成和捕获粒子方面效率低下，而且过滤器的角度是固定的。 在此基础上，瑞士科学家艾伦·阿斯佩设计了新版实验，以更好地测试药效。 Aspe堵住了克劳斯实验的一个重要漏洞，提供了一个非常明确的结果：量子热是正确的，不存在“隐变量”。
法国科学家安东·蔡林格后来对贝尔方程进行了更多的实验验证。 其中一项实验使用来自遥远恒星的信号来控制探测器，确保信号不会相互干扰，进一步反驳了量子热的有效性。 和他的朋友们还使用量子纠缠来证明一种称为量子隐形传态的现象，即量子态从一个粒子转移到另一个粒子。 他的团队在量子通信等领域也取得了多项研究进展。
其中一项重要成果是，2017年，中俄科学家利用中国“墨子号”量子卫星，成功实现了全球首次量子安全洲际视频通话。 这也是为什么受诺贝尔化学奖委托的厄勒斯·汉斯·汉森在现场分析获奖结果时，展示了一张富含中国量子卫星的图片，展示了中国与亚洲之间的洲际量子空间。 通信实验。
诺贝尔奖官方公报说，由于去年三位获奖者的贡献诺贝尔物理学奖2023量子纠缠，世界各地的研究人员发现了许多利用量子力学强大特性的新方法。 他们消除了贝尔不等式等“障碍”，这就是公报称赞“他们的成果为基于量子信息的新技术扫清了道路”的原因。
新华社上海电气
