中國(guó)“量子之父”的導(dǎo)師，拿了諾貝爾獎(jiǎng)

2022-10-05 08:14:22 來源：環(huán)球人物網(wǎng)——環(huán)球人物微信作者：陳佳莉

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獲獎(jiǎng)?wù)卟塘指裾f：

“這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)對(duì)量子力學(xué)領(lǐng)域來說，

是令人興奮的。”

作者：陳佳莉

今年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)“花落”量子力學(xué)。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月4日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予法國(guó)科學(xué)家阿蘭·阿斯佩、美國(guó)科學(xué)家約翰·克勞澤和奧地利科學(xué)家安東·蔡林格，以表彰他們?cè)?ldquo;糾纏光子實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證違反貝爾不等式和開創(chuàng)量子信息科學(xué)”方面所做出的貢獻(xiàn)。

左起依次為阿斯佩、克勞澤和蔡林格。

“接到獲獎(jiǎng)電話我很驚訝，這是一個(gè)積極的信號(hào)。”獲獎(jiǎng)?wù)卟塘指裨诘弥@獎(jiǎng)消息1小時(shí)后，還是很激動(dòng)。

“這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)對(duì)量子力學(xué)領(lǐng)域來說是令人興奮的。目前，許多關(guān)于現(xiàn)實(shí)和時(shí)空的問題仍未得到解答，我預(yù)計(jì)未來幾年會(huì)有一些有趣的發(fā)現(xiàn)。”他說。

量子力學(xué)是近年來頗為出圈的一個(gè)“熱詞”。今年的獲獎(jiǎng)?wù)咛剿髁思m纏的量子態(tài)，他們的實(shí)驗(yàn)為目前正在進(jìn)行的量子技術(shù)革命奠定了基礎(chǔ)。

駁倒愛因斯坦

阿斯佩1947年6月出生在法國(guó)西南部阿基坦地區(qū)的阿根鎮(zhèn)。1969年，剛大學(xué)畢業(yè)的他前往非洲喀麥隆，在那里教了3年書?；貒?guó)后，他于1983年在法國(guó)奧賽大學(xué)拿到博士學(xué)位。

攻讀博士學(xué)位期間，阿斯佩完成了人生中重要的一項(xiàng)研究。

這里不得不提量子糾纏發(fā)展史上的一個(gè)插曲。

上世紀(jì)30年代，在量子力學(xué)誕生后，愛因斯坦等物理學(xué)家提出了質(zhì)疑。

愛因斯坦為了用量子糾纏來證明量子力學(xué)的不完備性，提出一個(gè)隱變量理論，該理論試圖建立定域性隱變量理論來替代量子力學(xué)理論。

然而，1964年，物理學(xué)家約翰·貝爾發(fā)表論文，對(duì)于愛因斯坦等人的理論提出質(zhì)疑，認(rèn)為量子力學(xué)的預(yù)測(cè)明顯地不同于定域性隱變量理論。

簡(jiǎn)而言之，假若測(cè)量?jī)蓚€(gè)粒子分別沿著不同軸向的自旋，則量子力學(xué)得到的統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)性結(jié)果比定域性隱變量理論要強(qiáng)很多。這個(gè)被稱為“貝爾不等式”的提法，定性地給出兩種理論的差別，并表示做實(shí)驗(yàn)就可以觀察出差別。因此，此后的物理學(xué)界做了很多檢試貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)。

1982年，阿斯佩的博士論文便是以這種檢試實(shí)驗(yàn)為主題。

他得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合量子力學(xué)的預(yù)測(cè)，更進(jìn)一步證實(shí)了愛因斯坦的定域性隱變量理論不成立。

阿斯佩的這項(xiàng)開創(chuàng)性工作，不僅駁倒了愛因斯坦，也啟動(dòng)了第二次量子科技革命。

阿斯佩。

目前，阿斯佩是巴黎著名的國(guó)家科學(xué)研究中心的研究主任。他曾獲得2010年沃爾夫物理獎(jiǎng)、2012年的愛因斯坦獎(jiǎng)?wù)碌葮s譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì)。

2015年，阿斯佩還被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)外籍會(huì)員。

“背叛”父親的學(xué)科

克勞澤是三位獲獎(jiǎng)?wù)咧心昙o(jì)最大的一位，今年已經(jīng)80歲。

他1942年出生于美國(guó)加利福尼亞州帕薩迪納市，1964年，獲得了加州理工學(xué)院物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，兩年后獲得物理學(xué)碩士學(xué)位，并最終在1969年獲得了哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位。

克勞澤的父親曾任約翰霍普金斯大學(xué)航空系主任。小時(shí)候的克勞澤幾乎是在實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)大的，經(jīng)常被父親帶著觀察那些奇特的實(shí)驗(yàn)裝置，讓他很早就對(duì)航空工程產(chǎn)生了濃厚興趣。

他的父親也是一位很好的老師，有任何小克勞澤不懂的問題，他都能很細(xì)致地講解清楚?？藙跐珊苄〉臅r(shí)候就喜歡擺弄電子器件，制作電子游戲，還得過一些科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。

不過，克勞澤最終沒有走上父親的研究方向，而是從事了量子物理學(xué)的研究。后來他說，自己的專業(yè)選擇并不是一種“背叛”，“一旦掌握了最基本的原則，那以后做什么都是可以的”。

有趣的是，在上學(xué)時(shí)，克勞澤的量子力學(xué)課得了兩次C。他后來解釋，或許是小時(shí)候過早接受實(shí)驗(yàn)“熏陶”，讓他更精通模型或者能視覺化的東西，而對(duì)于抽象的純數(shù)學(xué)不是很擅長(zhǎng)。

克勞澤。

1972年，克勞澤先于阿斯佩加入量子力學(xué)的研究。當(dāng)時(shí)，他與另一名物理學(xué)家史達(dá)特·弗利曼合作，對(duì)貝爾定理預(yù)測(cè)進(jìn)行了第一次實(shí)驗(yàn)測(cè)試。這是世界上第一次觀察到量子糾纏，也是第一次對(duì)貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)觀察。

不過，即使做了這個(gè)突破性實(shí)驗(yàn)，也沒多少人關(guān)注，克勞澤畢業(yè)后的就業(yè)前景一度很糟糕。

上世紀(jì)60年代，美國(guó)的物理學(xué)家供求失衡，他做的貝爾定理研究很小眾，進(jìn)一步導(dǎo)致他難以找到工作。他后來說，在那些年中，對(duì)量子力學(xué)基礎(chǔ)表現(xiàn)出興趣的物理學(xué)家，似乎都不受待見。

甚至有人質(zhì)疑，他做的這個(gè)檢驗(yàn)貝爾定理的工作算不算真正的物理。

如今，在實(shí)驗(yàn)完成40年后，克勞澤拿到了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

當(dāng)選中科院院士

蔡林格是三人中很有“國(guó)際范”的一位。

他于1945年出生于奧地利，1971年在維也納大學(xué)獲得博士學(xué)位。目前，他擔(dān)任任奧地利科學(xué)院院長(zhǎng)、維也納大學(xué)物理學(xué)名譽(yù)教授。

蔡林格被稱為量子信息新領(lǐng)域的先驅(qū)，并以實(shí)現(xiàn)光子量子隱形傳態(tài)而聞名。

英國(guó)物理研究所在授予蔡林格首屆艾薩克·牛頓獎(jiǎng)?wù)聲r(shí)表示，他 “對(duì)量子物理學(xué)基礎(chǔ)概念和實(shí)驗(yàn)方面做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，這些業(yè)已成為快速發(fā)展的量子信息領(lǐng)域的基石”。

蔡林格

蔡林格曾說，大約從20世紀(jì)70年代開始，人們開始在實(shí)驗(yàn)上深入探索量子世界，思考這個(gè)世界是否真的如此奇妙。

“當(dāng)時(shí)并不是為了應(yīng)用而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這個(gè)領(lǐng)域的研究猶如‘新生嬰兒’，又能做出什么驚天動(dòng)地的事呢？所以，我們之中的一些人在20世紀(jì)70年代和80年代早期所做的工作并沒有引起注意，而后來我們卻從中收獲了驚喜。這是我生命中最大的驚喜之一，我確信這樣的事情還會(huì)再發(fā)生。” 他說。

值得一提的是，蔡林格積極推動(dòng)中奧國(guó)際學(xué)術(shù)交流與合作。

據(jù)中國(guó)科學(xué)院官網(wǎng)介紹，自1983年起，蔡林格與中國(guó)科學(xué)院以及中國(guó)工程院等機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期保持著溝通和交流，并與多家單位建立密切合作關(guān)系。

其中，利用“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，他的團(tuán)隊(duì)合作參與了中科院主導(dǎo)的洲際量子通信實(shí)驗(yàn)，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)北京-維也納兩地的量子保密通信，成果入選2018年度國(guó)際物理學(xué)十大進(jìn)展。