三位物理学家通过精妙的实验，证实了爱因斯坦曾怀疑的“鬼魅般的超距作用”，为第二次量子革命奠定了坚实基础。

2022年10月4日，瑞典皇家科学院宣布将诺贝尔物理学奖授予法国科学家阿兰·阿斯佩（Alain Aspect）、美国科学家约翰·克劳泽（John F. Clauser）和奥地利科学家安东·塞林格（Anton Zeilinger），以表彰他们为纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创量子信息科学所作出的贡献。

他们的实验结果为基于量子信息的新技术扫清了道路，共同分享了1000万瑞典克朗的奖金。

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01 颁奖背景与奖项意义 #

诺贝尔物理学奖是1900年6月根据诺贝尔的遗嘱设立的，旨在奖励那些对人类物理学领域里作出突出贡献的科学家。

2022年的诺贝尔物理学奖颁发给三位在量子力学基础实验研究方面做出开创性贡献的物理学家，他们的工作解决了量子力学领域一个长期存在的基本问题。

评奖委员会表示，三位科学家的研究成果“为基于量子信息的新技术扫清了道路”，为量子技术的新时代奠定了基础。

02 获奖者及其开创性贡献 #

约翰·克劳泽（John F. Clauser）是第一位对贝尔不等式进行实验验证的科学家。1972年，他与博士生斯图尔特完成了世界上首次对违反贝尔不等式的实验观察。

他使用了钙原子，用特殊的光照射后使其发射纠缠光子，并在两侧用滤光片测量光子的偏振，证明它们违反了贝尔不等式。

阿兰·阿斯佩（Alain Aspect）则进一步填补了克劳泽实验中的重要漏洞。

他通过一种新的激发原子的方法，使它们以更高的速率发射纠缠光子，并可以在不同设置之间切换，这样系统就不会包含任何可能影响结果的预先信息。

安东·塞林格（Anton Zeilinger）后来对贝尔不等式进行了更多测试。他通过将激光照射在特殊晶体上来制备纠缠光子对，并使用随机数切换测量设置。

其团队还利用量子纠缠展示了量子隐形传态现象，即将量子态从一个粒子转移到另一个粒子。

03 委员会评价与学术意义 #

诺贝尔物理学奖委员会主席安德斯·伊尔贝克评价道：“越来越明显的是，一种新的量子技术正在出现。我们可以看到，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”。

委员会成员伊娃·奥尔森指出，量子信息科学在安全信息传输和量子计算等领域具有广泛的影响，是一个“充满活力且发展迅速”的领域。

瑞典皇家科学院在诺奖公报中表示，三位获奖者在量子纠缠实验方面的贡献，“为当前量子技术领域正发生的革命奠定了基础”。

04 现实应用与技术影响 #

这三位科学家的开创性工作为第二次量子革命——以量子计算和量子通信为代表的技术革命——奠定了坚实基础。

量子通信是唯一被证明无条件安全的通讯方式，而量子计算则具有远超传统计算机的并行计算能力。

中国在量子通信技术领域已经处于全球前列。2016年，中国发射了全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”。

2017年，中国与奥地利科学家借助“墨子号”，成功实施了世界首次量子保密的洲际视频通话。诺贝尔物理学奖评委托尔斯·汉斯·汉森在颁奖现场特意展示了一张含有中国量子卫星的图片，肯定了中国在这一领域的贡献。

05 关键实验与贝尔不等式 #

贝尔不等式是由北爱尔兰物理学家约翰·贝尔在1964年提出的。其核心在于：如果存在隐藏变量，则大量粒子测量结果间的相关性永远不会超过某个值；如果能通过实验验证测量结果违反了贝尔不等式，就意味着量子力学不能用局域隐变量理论来解释。

简单来说，贝尔不等式将原来带有哲学色彩的讨论转变为可以用实验定量判定的科学问题。

克劳泽和阿斯佩的实验都显示了违反贝尔不等式的情况，证实了量子力学的正确性。塞林格团队则在1997年进行了距离达400米的量子纠缠实验，进一步补上了实验漏洞。

06 学术环境与未来启发 #

2022年诺贝尔物理学奖的颁发反映了物理学界对量子信息科学领域的重视和认可。

这三位科学家的获奖工作不仅解决了量子力学基础理论的一个关键问题，而且开启了一个全新的技术领域。

潘建伟院士在评价其导师塞林格的工作时指出：“他的工作直接推动了量子信息领域的发展，相当于起到了从量子基础到量子信息领域的桥梁作用”。

未来，基于量子纠缠的技术可能会在多个领域带来革命性变化，包括安全通信、精密测量和计算能力的飞跃。

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量子隐形传态作为量子信息处理的关键技术，已经不再局限于科幻作家的想象。

2017年，中国与奥地利的科学家借助“墨子号”量子卫星，成功实施了世界首次量子保密的洲际视频通话。这项实验展示了量子通信技术从实验室走向实际应用的巨大潜力。

随着全球各国都在抢占“量子赛道”，美国建造量子卫星链路，欧盟推出《量子旗舰计划》，中国投入巨资建设量子国家实验室。

我们正站在一个新技术时代的门槛上，而这都要归功于三位诺贝尔奖得主几十年前开始的开创性实验。