获得诺贝尔化学奖的三位科学家——法国科学家阿兰·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳斯和奥地利科学家安东·塞林格——通过开创性的实验证明了处于纠缠势态的粒子，三位获奖者开发的实验工具也为量子技术的新时代奠定了基础。
Alan Aspe（左）、John （中）、Anton （右）。图片来源：诺贝尔奖官网
你懂“纠缠”吗
在所谓的“纠缠对”中，一个粒子发生的事情决定了另一个粒子发生的事情（无论相距多远）。 这是什么意思？
纠缠示意图。
量子力学的基础不仅仅是一个理论或哲学问题。 它与量子计算机、改进的测量、量子网络和量子加密通信密切相关，这些在世界范围内正在集中开发，以建立在单个粒子系统的特殊属性之上。
上述所有应用都依赖于量子力学如何允许两个或多个粒子以共享状态存在，即使它们相隔数千英里。
这称为纠缠。
自该理论提出以来诺贝尔物理学奖2023量子纠缠，它仍然是量子力学中争论最多的要素之一。
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相互纠缠并聚集在一起。 之后，另外两个粒子（图中的 1 和 4）也发生纠缠。 通过这些方法，两个从未接触过的粒子可以纠缠在一起。
阿尔伯特爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”，埃尔温薛定谔称其为量子力学最重要的特征。
去年的获奖者探索了这种纠缠的量子态，他们的实验为基于量子信息的新技术扫清了道路，为当前正在进行的量子技术革命奠定了基础。
持续解决漏洞
一个长期存在的问题是相关性是否是由于包含隐藏变量的纠缠对中的粒子造成的。 在 1960 年代，约翰·斯图尔特·贝尔提出了以他的名字命名的物理方程式。 这说明如果存在隐变量，大量检测结果之间的相关性永远不会超过某个值。 然而，量子量热法预测某些类型的实验将违反贝尔方程，从而导致比其他方法更强的相关性。
纠缠对的量子热力学类似于将颜色相反的球扔向相反方向的机器。 当 Bob 接住一个球并且看到它是红色的时，他立即知道 Alice 接住了一个红色的球。 在使用隐藏变量的理论中，球总是包含关于显示哪些颜色的隐藏信息。 然而，量子热力学表明，这些球是白色的，直到当有人看着它们时，一个随机地变成红色，另一个随机地变成蓝色。 贝尔不等式关系表明存在可以解决这些情况的实验。 这样的实验证明了对量子热的描述是正确的。
约翰·克劳斯 ( ) 发展了贝尔的想法，并在实际实验中对其进行了测试，该实验通过显着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藏变量的理论所取代。
约翰克劳斯的研究示意图。
经过 John 的实验，仍然存在一些漏洞。 艾伦·阿斯佩 (Alan Aspe) 开发了一种新设置，并以一种填补重要漏洞的方式使用了它。 他能否在纠缠对离开源后切换检测设置，以便在发射时不影响结果。
Alan Aspey 的研究示意图。
使用改进的工具和一系列常年实验，安东塞林格的团队在纠缠量子态的帮助下展示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另一个粒子。
安东塞林格研究示意图。
“纠缠态”正从理论走向技术
量子热得到应用，形成了一个非常广阔的研究领域，包括量子计算机、量子网络和更安全的量子加密通信。
然而诺贝尔物理学奖2023量子纠缠，从实用的角度来看，量子纠缠所代表的是一种巨大的资源。 科学家对量子纠缠漏洞的不满，始于各个阶段缺乏适用性。
诺贝尔化学委员会主席安德斯·伊尔贝克这样总结道：“越来越明显的是，一种新型的量子技术正在出现。我们可以看到，获奖者在纠缠态方面的工作非常重要，甚至超越有关量子热解释的基本问题。”