2022年诺贝尔物理学奖揭晓

瑞典当地时间2022年10月4日11时45分（北京时间10月4日17时45分），诺贝尔奖委员会宣布将2022年物理学奖颁给法国物理学家阿兰·阿斯佩（Alain Aspect）、美国物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽（John F. Clauser）和奥地利物理学家安东·塞林格（Anton Zeilinger）以表彰“用纠缠光子验证了量子不遵循贝尔不等式，开创了量子信息学”。奖金为1000万瑞典克朗。

诺贝尔奖

以瑞典化学家、硝化甘油炸药的发明人诺贝尔的部分遗产（3100万瑞典克朗）作为基金设立的奖项。分设物理、化学、生理学或医学、文学、和平五个奖项，基金每年的利息或投资收益授予世界上在这些领域作出重大贡献的人。1901年首次颁发。诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金。1968年，增设“瑞典国家银行纪念诺贝尔经济科学奖”，1969年首次颁发，习称诺贝尔经济学奖。每年在诺贝尔逝世日12月10日颁发。每一个奖项可发给一个人，也可由二三人分得。如当年无适当人选也可不发。除和平奖由挪威议会五人委员会评定外，其他各奖项均由瑞典有关科研机构评定。

诺奖委员会在其官方介绍中称，量子力学现在已拥有很广阔的研究领域，包括量子计算机、量子网络和安全的量子加密通信。

量子

微观世界的某些不能连续变化而只能取某些分立值的物理量的相邻两分立值之差。普朗克在研究黑体辐射时，首先发现物质吸收或发射的辐射能量量子。此外，也将同某种场联系在一起的粒子称为这一场的量子。例如，电磁场的量子就是光子。每一种量子的数值都很小，所以在较大物体的运动中量子特性没有显著影响，其量犹如能连续变化一样。但对电子、原子等的微观运动来说，这种量子效应就不能忽略，因而牛顿力学已不再适用，必须代之以从量子概念发展起来的量子力学。

量子力学

现代物理学的理论基础之一。是描述微观粒子运动规律的理论。20世纪初发现的大量实验事实表明微观粒子具有波粒二象性，它们的运动不能用通常的宏观物体运动规律来描述。德布罗意、海森伯、薛定谔、玻尔和狄拉克等人建立和发展了量子力学的基本理论。应用该理论去解决微观粒子的问题时，得到的结果与实验符合。因此量子力学的建立大大促进了原子物理、固体物理和原子核物理等学科的发展，并标志着人们对客观规律的认识从宏观世界深入到了微观世界。量子力学用波函数描述微观粒子的运动状态，以薛定谔方程确定波函数的变化规律，并用算符或矩阵方法对各物理量进行计算。因此，量子力学早期亦称“波动力学”或“矩阵力学”。量子力学与狭义相对论结合（相对论量子力学）后，逐步建立了量子场论。

量子计算机

一种基于量子理论的计算机。其概念于1981年提出。计算过程由量子算法决定，运用粒子的量子力学状态，如光子的极化状态和原子的自旋等来表示“0”和“1”，称“量子比特”。量子计算的本质特征为量子叠加性和量子相干性。在量子效应的作用下，量子比特可同时处于“0”和“1”两种相反的状态（量子叠加），使量子计算机可同时进行大量运算，比传统计算机快得多。不少学者正致力于利用各种量子系统来研发量子计算机。

量子纠缠是量子系统之间的一种特定的量子关联。

量子纠缠

量子系统之间的一种特定的量子关联。1935年，奥地利物理学家薛定谔在《量子力学的现状》一文中，率先用“纠缠”一词描述在EPR（爱因斯坦-波多尔斯基-罗森）实验中的两个开始时接触，然后分开的粒子之间的相互关联。之后，“量子纠缠”被用来指称互相纠缠的两个粒子，无论相距有多远，一个粒子的变化都会影响另一个粒子的状态。其特点是两个粒子的状态均依赖对方而各自均处于一种不确定的状态。20世纪90年代以来，随着量子信息理论和技术的发展，量子纠缠已作为量子信息处理的一种重要资源被广泛应用于量子密码学、量子通信、量子计算机、量子隐形传输等方面。

量子通信是利用量子纠缠效应进行信息传递的新型通信方式。

量子通信

利用量子纠缠效应进行信息传递的新型通信方式。可实现高效安全的信息传输。属于量子论和信息论相结合的新的研究领域。为国际上量子物理和信息科学的研究热点。主要涉及量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。量子信道可分为自由空间和光纤两种。已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。“墨子号”通信卫星为典型的量子通信应用。

爱因斯坦认为量子纠缠这种超距相互作用是不可思议的，违背了狭义相对论。

因此，爱因斯坦、波多尔斯基（Boris Podolsky，1896—1966）和罗森（Nathan Rosen，1909—1995）在1935年发表的《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》一文中提出了EPR佯谬。

EPR佯谬

亦称“EPR悖论”“EPR论证”。是对于量子力学的不完备性的论证。由爱因斯坦、波多尔斯基（Boris Podolsky，1896—1966）和罗森（Nathan Rosen，1909—1995）在1935年发表的《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》一文中提出。EPR是这三位提出者姓氏的首字母缩写。所提出的实在性判据和完备性判据，涉及如何理解微观物理实在的问题。论证表明，倘若隐含于判据中的定域性假设成立，则可以推导出量子力学的不完备性。

爱因斯坦认为，量子力学对实在的描述违背了定域性，因而是不完备的。而贝尔定理的实验验证是一个物理实验，贝尔不等式的诞生，宣告了量子力学理论的局域性争议，从带哲学色彩纯粹思辨变为实验可证伪的科学理论。

定域性

亦称“局域性”。与“非定域性”相对。经典力学的特征之一。是爱因斯坦为论证量子力学的不完备性而给出的一个设定。其含义在1935年的《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》一文中阐发：“由于在测量时两个体系没有相互作用，那么对于其中一个体系所做的无论什么事，其结果都不会使另一个体系发生任何实在的变化。”1948年，又在《量子力学和实在》一文中指出“定域性”与“可分离性”相联系。爱因斯坦认为，量子力学对实在的描述违背了定域性，因而是不完备的。

注：标题图片选自澎湃新闻相关报道。