瑞典皇家科学院授予Alain Aspect、John F. Clauser和Anton Zeilinger 2022年诺贝尔物理学奖，以表彰他们在量子力学方面的工作。该荣誉授予他们“用纠缠光子进行的实验，建立了贝尔不等式的违反，并开创了量子信息科学”。三人获得了1000万瑞典克朗(80.4万英镑)的奖金，奖金将由三人分享。早在2010年，他们也因在纠缠态方面的工作获得了以色列非营利性机构沃尔夫基金会的物理学奖。
什么是量子纠缠?
量子力学预测了纠缠是一种奇怪的现象，量子力学研究的是物质和光在原子和亚原子尺度上的行为。
事实上，纠缠是量子力学和经典力学的关键区别之一，经典力学更好地描述了物体在更大尺度上的运动。
根据量子力学，一个粒子有可能同时存在于两种相互排斥的条件下——例如，同时具有水平和垂直的偏振——至少在测量或“观察”到这一点之前是这样的。
在这一点上，不同状态的“叠加”瓦解，粒子被发现处于一种或另一种状态。在测量之前，所有可能的结果都可以描述为一个被称为“量子态”的概率分布。
当两个粒子纠缠在一起时，它们的行为就不是单独的，而是仿佛是一个更大整体的一部分，即使它们相隔很远，也无法独立描述一个粒子的量子态。
这意味着对纠缠粒子的物理性质的测量——比如它们的极化或自旋——可以相互关联。
举个简单的例子，如果一对纠缠粒子的总自旋为零，如果发现其中一个粒子在给定的轴上是顺时针自旋，那么在同一轴上的另一个粒子的自旋将是逆时针的。
真正令人困惑的部分在于，第一个粒子的坍缩状态只有在测量时才确定——但它仍然会立即与纠缠中另一个粒子的测量相关联。
尽管阿尔伯特·爱因斯坦教授对量子纠缠理论负有部分责任，但他并不热衷于这个想法——将其斥为“幽灵般的远距离作用”——因为它似乎可以促进信息的传输，速度比光速还要快。
相反，爱因斯坦教授提出，这两种粒子必须有所谓的“隐变量”，可以解释它们之间的相关性，而不需要打破宇宙的速度极限。
20世纪60年代，北爱尔兰物理学家约翰·斯图尔特·贝尔(John Stewart Bell)博士认为，量子力学将允许在纠缠的、遥远的粒子的某些测量之间存在更强的统计相关性，而不是在“局部”理论(如隐变量的使用)下。
如果量子力学是宇宙如何运行的一个可行的解释，那么某些实验的结果应该违反了使用隐变量可能的最大相关性的数学约束——所谓的“贝尔不等式”。
Aspect教授、Clauser博士和Zeilinger教授做了什么?
加州的克劳瑟博士将贝尔博士的想法发展成了一个实际实验，测试量子力学与隐变量的可行性。
这项测试涉及到钙离子，当用一种特殊的光照射时，钙离子会发出纠缠的照片。用滤光片测量了向不同方向发射的光子的偏振。
他的测量结果明显违反了贝尔不等式，支持了量子理论，并表明它不能被使用隐变量的理论所取代。
然而，克劳瑟博士使用的实验方法仍然存在一些漏洞。
法国Université Paris-Saclay和École Polytechnique的Aspect教授对该方法进行了改进，使纠缠光子以更高的速率发射，而且以一种可以在不同设置之间切换的方式发射。
这样，这个系统就不能被认为包含任何可能影响结果的高级信息。
最后，第三名得主——维也纳大学的Zeilinger教授展示了纠缠量子态如何在拥有两个以上粒子的系统中使用，并用于实际应用。
例如，他的研究小组展示了量子态如何从一个粒子移动到另一个遥远的粒子，这一过程被称为“量子隐形传态”。
这种量子技术有可能被用来产生无法破解的加密方案——纠缠的粒子被用来产生“密钥”，以一种第三方无法在不惊动发送方的情况下测量到的方式解密加密数据。
诺贝尔物理学委员会主席安德斯Irbäck:“越来越清楚的是，一种新的量子技术正在出现。
“我们可以看到，这些获奖者对纠缠态的研究非常重要，甚至超越了解释量子力学的基本问题。”
美国物理学会主席Frances Hellman补充说:“这个奖项反映了获奖者的实验对我们对量子力学的基本理解以及对诸如量子计算机和量子通信等新兴技术的重要性。
“这项工作是最好的物理学的一个很好的例子——探索宇宙的真和美，同时也为改善地球生命的技术奠定了基础。”
