2022諾貝爾物理獎得主Alain Aspect、John Clauser 與 Anton Zeilinger

  • 物理新新聞
  • 撰文者:張鳳吟譯
  • 發文日期:2022-10-04
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Alain Aspect、John Clauser 與 Anton Zeilinger各自利用糾纏量子態進行了開創性的實驗,糾纏量子態中的兩個粒子即使在分隔兩地時,仍表現得如同一體。他們的結果猶如為基於量子資訊的新技術打通了任、督二脈。

 量子力學難以言喻的效應開始找到應用。這開啟了一個廣大的研究領域,包含量子電腦、量子網路和安全的量子加密通訊。 這些發展的一個關鍵因素是,量子力學如何允許兩個或更多的粒子存在所謂的糾纏態。糾纏對中一個粒子所發生的事情會決定了另一個粒子所發生的事情,即使它們相距十分遙遠。

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圖片來源:nobel prize

長久以來的問題是,糾纏對中這些粒子間的相關性是否來自於的它們含有「隱藏變數」,這會指引這些粒子應該在實驗中給出哪種結果。在1960 年代,John Stewart Bell發展了以他為名的數學不等式,假如真的存在「隱藏變數」,大量測量結果之間的相關性將永遠不會超過某個特定的數值。然而,量子力學預測,某種類型的實驗將違反貝爾不等式,因此導致量子力學系統比古典系統有更強的相關性。

  John Clauser利用John Bell的想法,設計了一個實際可行的實驗。當他做測量時,這些測量明顯違反貝爾不等式,支持了量子力學的預測。這意味著,量子力學不能被使用「隱藏變數」的理論所取代。

 不過,在John Clauser’s的實驗之後依然存在一些漏洞。Alain Aspect進一步發展了實驗設置,這個改良後的實驗設置防堵了那個重要的漏洞。他能夠在糾纏對離開它的源頭後切換測量的設定,因此它們發射時的設定不會影響到測量結果。

   運用精密的工具和一系列的實驗,Anton Zeilinger開始利用糾纏的量子態。此外,他的研究團隊已經展示了一種稱為量子遙傳(quantum teleportation)的現象,這使得我們可以將一個粒子的量子態轉移到另一個在遠方的粒子。

   諾貝爾獎委員會主席 Anders Irbäck表示:「越來越顯而易見的是,一種新型態的量子技術正在萌芽中。我們可以看到,這些獲獎者在糾纏態的工作非常重要,其重要性甚至超過了關於量子力學詮釋這類基本問題。」

文章翻譯自Nobel Prize