量子纠缠颠覆传统世界

　　本报杭州10月4日讯（记者何冬健通讯员周立超吴瑶瑶）瑞典皇家科学院4日宣布，将2022年诺贝尔物理学奖授予法国科学家阿兰阿斯佩、美国科学家约翰克劳泽和奥地利科学家安东蔡林格，以表彰他们在纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学方面所作出的贡献。
　　10月4日，之江实验室量子传感研究中心研究员董莹和浙江大学杭州国际科创中心研究员钱超亮在接受记者采访时表示，三位科学家的贡献为量子技术的新时代奠定了基础，是第二次量子信息革命的领路人，获奖当之无愧。
　　所谓量子纠缠，好比是量子世界中存在一种类似心灵感应的现象。它的概念，来源于爱因斯坦等人在1935年提出的EPR悖论。这个悖论显示，在量子力学中，两个曾经相互作用过的粒子，无论相隔多远，其量子状态仍有能力纠缠在一起，共享同一个整体的物理状态。
　　董莹告诉记者，拿两个处在纠缠态的电子来说，它们的自旋运动方向相反、速度相同，即使相隔距离比银河系直径还大，只要一个的自转方向改变，另一个必定随之改变，其中没有任何时间差。
　　当然，之所以被称之为悖论，是因为当时科学的局限性，爱因斯坦等人认为量子理论是不完备的，纠缠的粒子之间存在着某种人类还没观察到的相互作用或信息传递，也就是隐变量。
　　到了上世纪60年代，爱尔兰的实验物理学家约翰贝尔提出了一个可用来验证量子力学的贝尔不等式。根据它，物理学家就可以设计实验进行定量验证。如果贝尔不等式始终成立，那么量子力学可能被其他理论替代。
　　到了上世纪70年代，约翰克劳泽首先完成了检验贝尔不等式的实验。到了上世纪80年代，阿兰阿斯佩用钙原子激发产生的两个可见光子，完成更为精确和几乎无漏洞的贝尔不等式实验验证。随后安东蔡林格也完成了更多纠缠粒子的无漏洞贝尔不等式实验验证。所有实验结果均表明，量子纠缠是真实存在的！
　　值得一提的是，作为安东蔡林格的学生，在这些研究工作中，浙籍科学家、中国科学院院士潘建伟是最主要的参与者之一。在颁奖委员会提到安东蔡林格的四篇量子通信实验文章中，他是其中两篇文章的第一作者、两篇文章的第二作者。
　　钱超亮向记者解释，量子纠缠反映的是跨越空间的相互依赖性，正是这一点缝合了空间和时间的结构，形成了一张时空网络，使我们可以谈论时空的一部分与另一部分的关系，不过这一想法仍处于高度推测性的理论图景阶段。时空是爱因斯坦的广义相对论所描绘的四维结构，该理论表示它有特定的形状。正是时空的形状定义了引力：质量让时空发生弯曲，弯曲的时空导致的物体运动就使得引力得以显现。
　　目前，这种量子之间的诡异特性却被科学家巧妙利用于远程通信技术。科学家把两个同源的量子分开，对其中一个施以信息，那么，远在千里之外的另一个量子也会有同样的反应，通过读取它的反应，可以实现远超目前水平的通信技术。我国的量子科学实验卫星墨子号就是如此。它在国际上率先实现了星地量子通信，首次实现了洲际量子通信，充分验证了基于卫星平台实现全球化量子通信的可行性。