
2022年诺贝尔物理奖授予了三位科学家,他们的作品率先是量子力学世界上最迷人的测试之一,与爱因斯坦矛盾,并发现了量子传送的奇怪现象。
约翰·F·克劳瑟(John F.
三人的工作重点是量子纠缠,在一个过程中,两个或多个量子粒子耦合在一起,以使一个粒子的任何变化都会导致另一个粒子的同时变化,即使它们被宽阔的,甚至是无限的距离隔开。这种效果给出了量子计算机同时执行多个计算的能力,指数级增强其处理能力,超过传统设备的处理能力。
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1935年首次讨论量子力学提出的违反直觉预测(其中量子纠缠是一种)时,并非所有物理学家都对这些含义感到满意。阿尔伯特·爱因斯坦被称为“距离怪异的动作”现象,并提出效果实际上是因为粒子包含已经预先确定其状态的隐藏变量或指令。这意味着毕竟无需传送。
赢得今天奖的三位物理学家表明爱因斯坦是错误的。他们的实用实验建立在理论物理学家约翰·斯图尔特·贝尔(John Stewart Bell)于1960年代首次建立的基础上,表明,最好的描述不是由牛顿物理学的离散台球模型来描述,而是通过跨较大距离瞬间影响彼此的波浪状颗粒模型。
尼尔斯·鲍尔(Niels Bohr)和阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)最初以哲学术语进行了辩论。约翰·贝尔(John Bell)将哲学上的辩论转变为科学,并提供了可测试的预测,并提供了实验性的预测,“诺贝尔物理委员会成员伊娃·奥尔斯森(Eva Olsson)在周二(10月4日的4月4日)中说:“尼尔斯·鲍尔(Niels Bohr)和阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)最初被认为是合乎逻辑的,可衡量和量化的。约翰·贝尔(John Bell)将哲学上的辩论转变为科学,并提供了可测试的预测,以启动了实验性的工作。奥尔森说,获得今年奖的三位科学家“承担了贝尔的挑战,并在实验室中解决了他们。”
这项工作始于1972年,当时美国物理学家约翰·F·克劳瑟(John F.原子散发成对的纠缠光子(光颗粒)在通过过滤器将其击中检测器之前。该实验成功地表明,一个光子的状态取决于在实验的另一侧测量另一个光子的状态,并且变化发生的速度比光传播的速度快。他们所建议的结果“远处的怪异动作”实际上可能是真实的。
但是一些批评家指出,克劳瑟(Clauser)和弗里德曼(Freedman)的实验设计中的漏洞。最重要的之一是测量是预先设置的,其过滤器导致光子在将光颗粒飞行之前选择其状态被固定。这意味着隐藏的信息可能仍然存在,观察者仅选择其状态紧密绑定的光子,并排除其他可能显示出不同结果的其他光子。
1980年,巴黎大学巴黎大学的物理学家阿兰(Alain)方面完善了实验,使其更有效,并使用设备随机切换过滤器的配置,以使任何测量结果都不再受到实验者的远程影响。结果与以前相同。证据绝大多数指的是量子力学瞬间触及。
然后,在1989年,维也纳大学的奥地利物理学家安东·齐林格(Anton Zeilinger)建立在这些基础上,使用更复杂的实验设计来纠缠多个光子,甚至证明有可能将有关一个粒子的所有信息移至另一个信息。 Zeilinger还表明,这种效果仍然在巨大的距离上发生,纠缠的颗粒相距89英里(143公里)仍然根据量子预测行为。这项工作使得创建了越来越大的量子网络,标志着当今刚起步的量子计算机的开始。
奥尔森说:“量子信息科学是一个充满活力且迅速发展的领域。它在安全信息传输,量子计算和传感技术等领域具有广泛的潜在影响。” “它的预测为另一个世界打开了大门,它也动摇了我们如何解释测量方法的基础。”