科学家因证明爱因斯坦的错误而获得诺贝尔物理学奖：

2022 年诺贝尔物理学奖授予了三位科学家，以表彰他们在量子力学方面的开创性实验，该理论涵盖原子和粒子的微观世界。

Alain Aspect，来自巴黎萨克雷大学在法国，来自美国 J.F. Clauser & Associates 的 John Clauser 和来自奥地利维也纳大学的 Anton Zeilinger 将分享 1000 万瑞典克朗（915,000 美元）的奖金“用于纠缠光子实验，证明违反贝尔定律不等式和开创性的量子信息科学”。

量子力学的世界确实显得非常奇怪。在学校里，我们被教导我们可以使用物理学方程式来准确预测未来事物的行为方式——例如，如果我们将球滚下山坡，它会去哪里。

量子力学是与此不同。它不是预测个别结果，而是告诉我们在特定位置发现亚原子粒子的概率。一个粒子实际上可以be 同时在几个地方，在我们测量它时随机“选择”一个位置之前。

即使是伟大的阿尔伯特·爱因斯坦本人也对此感到不安 – 以至于他确信它是错误的。他认为结果不是随机的，而是一定有一些“隐藏变量”——我们看不到的力或定律——可以预见地影响我们的测量结果。

然而，一些物理学家接受了量子力学的后果。来自北爱尔兰的物理学家约翰·贝尔于 1964 年取得重大突破，他设计了一项理论测试，证明爱因斯坦心目中的隐变量并不存在。

根据量子力学，粒子可以是“纠缠”，诡异地连接在一起，所以如果你操纵一个，你就会自动地立即也操纵另一个。

如果这种诡异——相距遥远的粒子神秘地瞬间相互影响——可以用粒子沟通来解释g 通过隐藏变量相互连接，这将需要两者之间进行超光速通信，这是爱因斯坦的理论所禁止的。

量子纠缠是一个难以理解的概念，本质上是将粒子的属性联系起来，无论他们相距多远。想象一下，一个灯泡发出两个沿相反方向传播的光子（光粒子）。

如果这些光子纠缠在一起，那么无论距离多远，它们都可以共享一个属性，例如它们的偏振.贝尔设想分别对这两个光子进行实验，并将它们的结果进行比较，以证明它们存在纠缠（真实而神秘地联系在一起）。

克劳瑟在对单个光子进行实验时将贝尔的理论付诸实践几乎是不可想象的。 1972 年，就在贝尔著名的思想实验八年后，克劳塞证明光确实可以纠缠。

虽然克劳塞的结果具有开创性，但也有一些

如果光的行为不像物理学家所想的那样，也许他的结果可以在没有纠缠的情况下得到解释。这些解释被称为贝尔测试中的漏洞，Aspect 是第一个对此提出挑战的人。

Aspect 提出了一个巧妙的实验来排除贝尔测试中最重要的潜在漏洞之一。他表明，实验中的纠缠光子实际上并没有通过隐藏变量相互通信来决定贝尔测试的结果。

这意味着它们确实存在着诡异的联系。

在科学中，检验我们认为正确的概念非常重要。在这方面，很少有人比 Aspect 发挥更重要的作用。量子力学在过去的一个世纪里经过了一次又一次的考验，并且毫发无损。

量子技术

在这一点上，你可能会想知道为什么微观 w 有多重要世界行为，或者光子可以纠缠。这就是 Zeilinger 的愿景真正闪耀的地方。

我们曾经利用我们的经典力学知识来制造机器、建造工厂，从而引发了工业革命。对电子和半导体行为的了解推动了数字革命。

但是理解量子力学使我们能够利用它，构建能够做新事情的设备。事实上，许多人相信它将推动量子技术的下一次革命。

量子纠缠可用于计算，以前所未有的方式处理信息。检测纠缠的微小变化可以让传感器比以往任何时候都更精确地检测事物。

使用纠缠光通信也可以保证安全，因为量子系统的测量可以揭示窃听者的存在。

蔡林格的工作为量子技术革命铺平了道路通过展示如何将一系列纠缠系统连接在一起，构建网络的量子等价物来继续研究。

到 2022 年，量子力学的这些应用将不再是科幻小说。我们拥有第一台量子计算机。墨子号卫星利用纠缠技术在全球范围内实现安全通信。量子传感器正被用于从医学成像到探测潜艇的各种应用。

最终，2022 年诺贝尔奖评审团认识到了产生、操纵和测试量子纠缠的实用基础的重要性，以及它正在推动的革命

我很高兴看到这三人组获奖。 2002 年，我开始在剑桥大学攻读博士学位，受到他们工作的启发。我的项目的目的是制造一个简单的半导体设备来产生纠缠光。

这是为了大大简化进行量子实验所需的设备，并允许实际设备用于现实世界的应用程序要构建的应用程序。我们的工作取得了成功，看到自那以后该领域取得的飞跃，我感到既惊讶又兴奋。

Robert Young，兰卡斯特大学物理学教授兼兰卡斯特量子技术中心主任

本文根据知识共享许可从 The Conversation 重新发布。阅读原文。